Mein Immunsystem ist immer noch auf Hochtouren von dem, was vor 3 Wochen die Grippe gewesen sein könnte. Ich schränke meine Selbstdiagnose ein, weil ich nie einen Test hatte, um festzustellen, ob Viren oder Bakterien in meinen Körper eingedrungen sind.
Ich habe mich lange gefragt, warum solche Diagnosen nicht routinemäßig verwendet werden. Die Molekularbiologie leistete in den 1970er Jahren Pionierarbeit bei der Erforschung der genetischen Details von Bakterien und ihren Viren, und inzwischen sind die Genome der meisten unserer Krankheitserreger sequenziert.
Ein schnelles, einfaches und frühes Verfahren zur Unterscheidung von viralen und bakteriellen Infektionen hätte enorme Auswirkungen, indem es:
– Antibiotika und antivirale Mittel zu denjenigen bringt, die sie wirklich brauchen.
– die Ausbreitung zu begrenzen, indem man Menschen beim ersten ominösen Kitzeln im Hals oder beim ersten Tröpfeln diagnostiziert – oder vorher.
– neue virale Varianten oder epidemiologische Trends aufzudecken.
In zwei Artikeln in der gestrigen Ausgabe von PLOS One beschreiben Forscher leistungsstarke Genexpressionssignaturen, die virale und bakterielle Infektionen unterscheiden. Im Gegensatz zu herkömmlichen Diagnosen, bei denen man tagelang braucht, um Erreger zu kultivieren, zeigen die neuen Tests die Reaktion des Wirts – uns. Welche mRNAs unser Körper bildet, spiegelt wider, welche Gene aktiv sind. Ich kann sagen, dass dies eine wichtige Nachricht ist, weil die Liste der Pharmaunternehmen, mit denen die Forscher ihre Verbindungen offenlegen, fast so lang ist wie die Papiere.
Die anhaltenden Auswirkungen von Infektionskrankheiten auf uns sind deutlich, von einzelnen Tragödien bis zu Notaufnahmen, die mit Grippeopfern überfüllt sind. Im letzten Sommer berichtete die New York Times über den schnellen und unnötigen Tod der 12-jährigen Rory Staunton im NYU Langone Medical Center, der auf eine Fehlkommunikation und das Nichterkennen einer bakteriellen Infektion zurückzuführen war. Und diese Karte zeigt die Ausbreitung der aktuellen Grippe.
WAYS TO DO IT
Trotz der Tendenz der Today-Show, über Bakterien zu sprechen und gleichzeitig Grafiken von Viren zu zeigen, sind die beiden recht unterschiedlich. Bakterien sind Zellen und leben; Viren sind beides nicht. Es sollte also einfach sein, sie voneinander zu unterscheiden, und tatsächlich gibt es bereits mehrere Möglichkeiten, dies zu tun.
1. Ein auf Antikörpern basierender Schnelltest weist ein Kohlenhydrat von Streptococcus pyogenes nach, dem Bakterium, das Streptokokken, Impetigo und Scharlach verursacht. Es tötete den Muppet-Erfinder Jim Henson und auch den jungen Rory Staunton. Der Test liefert innerhalb von 15 Minuten Ergebnisse, aber da er nicht so genau ist wie eine Kultur, empfehlen die American Academy of Pediatrics, die American Heart Association und die Infectious Disease Society of America, Halskulturen zu sichern.
2. Das BACcel-System von Accelerate Diagnostics verwendet automatisierte Mikroskopie und computergestützte Bildanalyse, um Krankheitserreger ins Auge zu fassen, und liefert eine Diagnose in 2 Stunden und eine Antibiotikaresistenzanalyse in 6 Stunden. Die Technologie wurde für wund- und traumabedingte Infektionen auf dem Schlachtfeld entwickelt.
3. Forscher an der Ben-Gurion-Universität des Negev haben einen Test entwickelt, der unterschiedliche Biolumineszenzmuster von weißen Blutkörperchen erzeugt, die Bakterien oder Viren ausgesetzt sind. Dabei wird Luminol verwendet, das Zeug, das Law and Order verwendet, um Blut an Tatorten zu markieren. Wie die in PLOS One vorgestellten Ansätze folgt auch dieser Test der Reaktion des Wirts und nicht dem Nachweis des Erregers.
4. Der BC-GP-Test von Nanosphere Inc. hebt Gene hervor, die für die Antibiotikaresistenz in einem Dutzend Arten von Streptokokken, Staphylokokken, Enterokokken und Listerien kodieren, die für 65 % der Infektionen der Blutbahn verantwortlich sind. Das Gerät ist von der FDA zugelassen und kann Blutkulturen in 2,5 Stunden überprüfen. Antibiotikaresistenzgene wandern von Bakterium zu Bakterium, wie Raumschiffe, die zwischen den Planeten eines Sonnensystems umherziehen.
5. Im vergangenen Juli hat die FDA den BD MAX MRSA-Assay von Becton, Dickinson and Company zugelassen, der MRSA (Methicillin-resistente Staphylococcus aureus) in Nasenabstrichen sammelt, amplifiziert und fluoresziert. Er soll die Ausbreitung in Gesundheitseinrichtungen verhindern oder kontrollieren und dient nicht der Diagnose.
6. Apropos Rotz: Das Nasal Microbiome Project sucht nach mikrobiellen DNA-Hinweisen darauf, dass eine Grippe zu einer sekundären bakteriellen Lungenentzündung führen kann. Das Projekt wird vom Genomic Sequencing Center for Infectious Diseases am J. Craig Venter Institute durchgeführt, das DNA aus allen Teilen des Universums untersucht, darunter jetzt auch aus verstopften Nasengängen.
TRACKING THE HOST, NOT THE PATHOGEN
Die neuen Ansätze kombinieren die Spezifität eines genetischen Ansatzes mit einem computergestützten Werkzeug, um die Reaktionen von Tausenden von Genen zu analysieren. Das Werkzeug, ein sogenanntes Bayes’sches Spar-Faktor-Modell, konzentriert sich auf Gene, deren Expression bei exponierten/infizierten Personen stark von derjenigen nicht exponierter Personen abweicht. Die Mathematik fasst auch Gene zusammen, die an denselben biochemischen Pfaden beteiligt sind, was die Tatsache ausgleichen kann, dass das Niveau der Genexpression nicht unbedingt die Bedeutung des entsprechenden Proteins vorhersagt.
Die Forscher, Geoffrey Ginsburg, MD, PhD, Director, Genomic Medicine, Duke Institute for Genome Sciences & Policy, Christopher Woods, MD, MPH, ebenfalls in Duke, und Kollegen führten zwei Versuchsreihen durch, eine an Bakterien, die andere an Viren.
In der bakteriellen Studie entwickelten die Forscher einen „molekularen Klassifikator“ zum Nachweis von S. aureus bei Mäusen und nutzten ihn als Leitfaden für die Entwicklung eines ähnlichen Instruments für Menschen. Die „Faktorenanalyse“ reduzierte die Daten von 9.109 exprimierten Genen auf 79 Faktoren, die sich als ausreichend erwiesen, um eine S. aureus-Infektion von einer E. coli-Infektion zu unterscheiden, wenn keine Infektion vorliegt. Sie konnte auch MRSA von Methicillin-empfindlichem S. aureus (MSSA) unterscheiden.
Die virale Studie untersuchte die Genexpression bei 24 gesunden jungen Menschen, die sich freiwillig die H1N1-Influenza A in die Nase spritzen ließen, und 17, die H3N2 bekamen. Dies geschah in einer „eigens dafür eingerichteten Quarantäneklinik“ in London, die der Retroscreen Virology Limited angegliedert ist, die vor kurzem bekannt gab, dass sie in ihrem Bestreben, antivirale Mittel zu entwickeln, den 1.000sten Freiwilligen infiziert hat.
Die Freiwilligen gaben eine Woche lang dreimal täglich Blut, aus dem die Forscher die verräterischen mRNAs herausholten, die Gene widerspiegeln, die als Reaktion auf die virale Herausforderung exprimiert werden. Dabei kamen die üblichen Verdächtigen zum Vorschein, wie z. B. die nachgeschalteten Ziele des Interferons. Da das Schnupfen von Grippeviren in einem Labor nicht gerade eine normale Situation ist, validierten die Forscher den Test an Blutproben, die von Patienten der Notaufnahme mit H1N1 im Jahr 2009 entnommen wurden, sowie an verblindeten Kontrollpersonen.
Die Forscher lernten bei der Beobachtung der Freiwilligen, dass Grippesymptome ein bis drei Tage nach der Infektion auftreten. Das ist eine lange Zeit für eine Person, die sich gut fühlt, aber mit jedem Ausatmen Viren ausspuckt. Die Genexpressionssignatur, die zeigt, dass sich die Viren eingenistet haben, erscheint etwas mehr als einen Tag nach der Infektion. So kann jemand, der bei der Arbeit angeniest wurde, den Test machen und feststellen, dass eine Grippe droht, und zwar früh genug, um am nächsten Tag zu Hause zu bleiben und die Ausbreitung zu stoppen. Das wird schon seit Jahren benötigt.
„Ein Test, der Personen identifizieren könnte, die der Grippe ausgesetzt sind, bevor die Symptome auftreten, wäre ein wichtiges und nützliches Instrument, um Behandlungsentscheidungen zu treffen, insbesondere bei begrenzten antiviralen Medikamenten“, sagte Dr. Woods.
Dr. Ginsburg fügte hinzu: „Diese Studien zeigen, dass die Analyse genomischer Faktoren vielversprechend für die Früherkennung und genaue Diagnose von Grippe und Staphylokokken ist.“ Das Team arbeitet nun daran, wie die Tests am besten zu einer Durchschnittsperson gebracht werden können – wie ich vor drei Wochen.