Новый анализ крови для выявления инфекций может снизить глобальное чрезмерное использование антибиотиков.
В развивающихся странах большинство назначений антибиотиков не только бессмысленны — по оценкам, от 70% до 80% из них назначаются для лечения вирусных инфекций, которые лекарства не лечат, — они также вредны, поскольку чрезмерное использование антибиотиков ускоряет устойчивость к антибиотикам.
Аналогичная проблема существует и в Соединенных Штатах, где, по оценкам, от 30% до 50% назначений антибиотиков приходится на вирусные инфекции.
Теперь новый тест, основанный на экспрессии генов, разработанный исследователями Stanford Medicine и их коллегами, может позволить врачам во всем мире быстро и точно различать бактериальные и вирусные инфекции, тем самым сокращая чрезмерное использование антибиотиков. Тест основан на том, как иммунная система пациента реагирует на инфекцию.
Это первый подобный диагностический тест, утвержденный для различных групп населения во всем мире, учитывающий более широкий спектр бактериальных инфекций, и единственный, который соответствует целевым показателям точности, установленным Всемирной организацией здравоохранения и Фондом инновационной новой диагностики для борьбы с устойчивостью к антибиотикам.
Эти цели включают чувствительность не менее 90 % (правильная идентификация истинно положительных результатов) и 80 % специфичность (правильная идентификация истинно отрицательных результатов) для различения бактериальных и вирусных инфекций.
Новый тест описан в статье, опубликованной 20 декабря в Cell Reports Medicine.
«Устойчивость к противомикробным препаратам постоянно растет, поэтому было приложено много усилий для сокращения ненадлежащего использования антибиотиков», — сказал Пурвеш Хатри, доктор философии, доцент медицины и биомедицинских данных и старший автор статьи. «Точная диагностика того, есть ли у пациента бактериальная или вирусная инфекция, является одной из самых больших глобальных проблем здравоохранения».
Существующие методы включают выращивание патогена в чашке Петри , что занимает несколько дней, или тестирование методом полимеразной цепной реакции (ПЦР), которое требует знания конкретного патогена, который нужно искать.
Вот почему во многих случаях «врачи назначают антибиотики эмпирически», — сказал Хатри. «Они говорят: «Мы собираемся дать вам антибиотик, и если вы поправитесь, значит, у вас бактериальная инфекция . Если нет, у вас вирусная инфекция, и мы отменим антибиотик».
Спросите у иммунной системы
Этот тест является одним из новых видов диагностических тестов, которые смотрят на реакцию хозяина, то есть на то, как реагирует иммунная система пациента, для определения типа инфекции. Они измеряют экспрессию определенных генов, участвующих в иммунном ответе хозяина.
«Иммунная система делала это миллионы лет, постоянно изучая, что такое бактерии, что такое вирусы и как на них реагировать», — сказал Хатри. «Вместо того, чтобы искать саму ошибку, мы можем спросить иммунную систему».
Однако, поскольку эти тесты реакции хозяина были разработаны с использованием данных из Западной Европы и Северной Америки, они не учитывают типы инфекций, распространенные в странах с низким и средним уровнем дохода. В частности, им трудно различать более тонкие различия между внутриклеточными бактериальными инфекциями и вирусными инфекциями.
«Эпидемиологически бактериальные инфекции в развитых странах обычно вызываются бактериями, которые размножаются вне человеческой клетки», — сказал Хатри. Эти внеклеточные бактерии включают кишечную палочку и те, которые вызывают острый фарингит. В развивающихся странах распространенные бактериальные инфекции, такие как тиф и туберкулез, вызываются внутриклеточными бактериями, которые размножаются внутри клеток человека, как и вирусы.
« Иммунная система по-разному реагирует на внеклеточную или внутриклеточную бактериальную инфекцию», — сказал Хатри. «Причина, по которой это становится сложно, заключается в том, что, как только бактерии попадают внутрь клетки, пути перекрываются с реакцией на вирусную инфекцию».
Текущие тесты ответа хозяина могут отличать внеклеточные бактериальные инфекции от вирусных инфекций с точностью более 80%, но они могут идентифицировать только от 40% до 70% внутриклеточных инфекций.
Разнообразные данные
Чтобы разработать диагностический тест, который может отделить оба типа бактериальных инфекций от вирусных инфекций, команда Хатри использовала общедоступные данные об экспрессии генов из 35 стран. Они включали 4754 образца от людей разного возраста, пола и расы с известными инфекциями. По словам Хатри, разнообразие пациентов, инфекций и типов данных более характерно для реального мира.
Используя машинное обучение и половину этих образцов, они определили восемь генов, которые по-разному экспрессируются при бактериальных и вирусных инфекциях. Они подтвердили свой восьмигенный тест на оставшихся образцах и более чем на 300 новых образцах, собранных в Непале и Лаосе.
Они обнаружили, что эти восемь генов могут отличать внутриклеточные и внеклеточные бактериальные инфекции от вирусных инфекций с высокой точностью, достигая 90% чувствительности и 90% специфичности. Это первый диагностический тест, который соответствует (и превосходит) стандартам, предложенным Всемирной организацией здравоохранения и Фондом инновационной новой диагностики.
«Мы показали, что эта восьмигенная сигнатура имеет более высокую точность и большую обобщаемость для различения бактериальных и вирусных инфекций , независимо от того, являются ли они внутриклеточными или внеклеточными, находится ли пациент в развитой или развивающейся стране, мужчина или женщина. младенец или 80-летний», — сказал Хатри.
Он надеется, что новый диагностический тест в конечном итоге может быть преобразован в тест по месту оказания медицинской помощи и принят врачами как в развитых, так и в развивающихся странах, поскольку он требует только образца крови и может быть выполнен за 30–45 минут. Его команда подала заявку на патент на тест.
