Il mio sistema immunitario è ancora in fibrillazione per quella che potrebbe essere stata l’influenza 3 settimane fa. Qualifico la mia auto-diagnosi perché non ho mai fatto un test per dire se virus o batteri hanno invaso il mio corpo.
Mi sono chiesto a lungo perché tali diagnosi non sono in uso di routine. La biologia molecolare è stata pioniera sui dettagli genetici dei batteri e dei loro virus negli anni ’70, e ormai la maggior parte dei nostri agenti patogeni hanno i loro genomi sequenziati.
Un modo rapido, facile e tempestivo per distinguere le infezioni virali da quelle batteriche avrebbe un impatto enorme, per:
– far arrivare antibiotici e antivirali a chi ne ha veramente bisogno.
– limitando la diffusione diagnosticando le persone al primo infausto solletico alla gola o gocciolamento – o prima.
– rivelando nuove varianti virali o tendenze epidemiologiche.
In due articoli su PLOS One di ieri, i ricercatori descrivono potenti firme di espressione genica che distinguono infezioni virali e batteriche. A differenza della diagnostica tradizionale che richiede giorni per la coltura degli agenti patogeni, i nuovi test evidenziano la risposta dell’ospite – noi. Quali mRNA i nostri corpi fanno riflettono quali geni sono attivi. Posso dire che questa è una notizia importante perché l’elenco delle aziende farmaceutiche che i ricercatori rivelano l’affiliazione con è quasi lungo come le carte.
L’impatto persistente delle malattie infettive su di noi è chiaro da tragedie individuali ai reparti di emergenza imballato con vittime dell’influenza. L’estate scorsa, il New York Times ha raccontato la morte rapida e inutile del dodicenne Rory Staunton al NYU Langone Medical Center, dovuta a un errore di comunicazione e al mancato riconoscimento di un’infezione batterica. E questa mappa mostra la diffusione dell’attuale influenza.
Sempre a farlo
Nonostante la tendenza del Today show a discutere di batteri mentre mostra grafici di virus, i due sono abbastanza diversi. I batteri sono cellule e sono vivi; i virus non sono nessuno dei due. Quindi distinguerli dovrebbe essere semplice, e in effetti ci sono già diversi modi per farlo.
1. Un test rapido basato su anticorpi rileva un carboidrato dallo Streptococcus pyogenes, il batterio che sta dietro lo streptococco, l’impetigine e la scarlattina. Ha ucciso l’inventore dei Muppet Jim Henson, così come il giovane Rory Staunton. Il test dà risultati in 15 minuti, ma poiché non è accurato come la coltura, l’American Academy of Pediatrics, l’American Heart Association e l’Infectious Disease Society of America raccomandano colture di gola di riserva.
2. Il sistema BACcel di Accelerate Diagnostics usa la microscopia automatizzata e l’analisi computerizzata delle immagini per individuare i patogeni, fornendo la diagnosi in 2 ore e l’analisi della resistenza antibiotica in 6 ore. La tecnologia è stata sviluppata per le infezioni legate a ferite e traumi sul campo di battaglia.
3. I ricercatori della Ben-Gurion University of the Negev hanno sviluppato un test che genera diversi modelli di bioluminescenza dai globuli bianchi esposti a batteri o virus. Usa il luminol, la roba che Law and Order usa per evidenziare il sangue sulle scene del crimine. Come gli approcci introdotti in PLOS One, questo test segue la risposta dell’ospite, piuttosto che le prove dal patogeno.
4. Il test BC-GP da Nanosphere Inc. evidenzia i geni che codificano la resistenza agli antibiotici in una dozzina di specie di streptococco, stafilococco, enterococco e listeria, che rappresentano il 65% delle infezioni del flusso sanguigno. È approvato dalla FDA e può controllare le colture di sangue in 2,5 ore. I geni della resistenza agli antibiotici passano da un batterio all’altro, come astronavi che vagano tra i pianeti di un sistema solare.
5. Lo scorso luglio, la FDA ha approvato il test BD MAX MRSA di Becton, Dickinson and Company, che raccoglie, amplifica e rende fluorescente l’MRSA (Staphylococcus aureus resistente alla meticillina) nei tamponi nasali. È destinato a prevenire o controllare la diffusione in ambienti sanitari, piuttosto che per la diagnosi.
6. Parlando di moccio, il Nasal Microbiome Project è alla ricerca di indizi di DNA microbico che l’influenza progredirà in polmonite batterica secondaria. Il progetto è del Genomic Sequencing Center for Infectious Diseases del J. Craig Venter Institute, che sta esaminando il DNA da ogni parte dell’universo, compresi, ora, i passaggi nasali ripieni.
TRACKING THE HOST, NOT THE PATHOGEN
I nuovi approcci combinano la specificità di un approccio genetico con uno strumento computazionale per ordinare attraverso le risposte di migliaia di geni. Lo strumento, chiamato modello bayesiano a fattori sparsi, azzera i geni la cui espressione varia molto nelle persone esposte/infettate rispetto a quelle non esposte. La matematica aggrega anche i geni che partecipano alle stesse vie biochimiche, il che può compensare il fatto che il livello di espressione genica non prevede necessariamente l’importanza della proteina corrispondente.
I ricercatori, Geoffrey Ginsburg, MD, PhD, direttore, medicina genomica, Duke Institute for Genome Sciences & Policy, Christopher Woods, MD, MPH, anche a Duke, e colleghi hanno effettuato due serie di esperimenti, uno su batteri, l’altro su virus.
Nel documento sui batteri, i ricercatori hanno derivato un “classificatore molecolare” per rilevare S. aureus nei topi, e lo hanno usato per guidare lo sviluppo di uno strumento simile per le persone. L'”analisi dei fattori” ha ridotto i dati di 9.109 geni espressi a 79 fattori, che si sono dimostrati sufficienti per distinguere l’infezione da S. aureus da quella da E. coli da nessuna infezione. Potrebbe anche distinguere MRSA da S. aureus sensibile alla meticillina (MSSA).
Lo studio virale ha esaminato l’espressione genica in 24 giovani sani che si sono offerti volontari per avere l’influenza H1N1 A spruzzata nel naso e 17 che hanno avuto H3N2. Questo è accaduto in una “clinica di quarantena appositamente costruita” a Londra affiliata a Retroscreen Virology Limited Retroscreen Virology Limited, che ha recentemente annunciato di aver infettato il suo millesimo volontario nella loro ricerca per sviluppare antivirali.
I volontari hanno dato il sangue tre volte al giorno per una settimana, da cui i ricercatori hanno estratto gli mRNA rivelatori che riflettono i geni espressi in risposta alla sfida virale. Sono emersi i soliti sospetti, come gli obiettivi a valle dell’interferone. Poiché sniffare il virus dell’influenza in un laboratorio non è esattamente una situazione normale, i ricercatori hanno convalidato il test su campioni di sangue prelevati da pazienti del dipartimento di emergenza con H1N1 nel 2009, insieme a controlli in cieco.
I ricercatori hanno imparato, osservando i volontari, che i sintomi influenzali appaiono da uno a tre giorni dopo l’infezione. Questo è un sacco di tempo per una persona che si sente bene ma sta sputando virus ad ogni esalazione. La firma di espressione genica che i virus hanno preso la residenza appare poco più di un giorno dopo l’infezione. Così qualcuno starnutito al lavoro può avere il test e scoprire che l’influenza incombe, abbastanza presto per stare a casa il giorno dopo e fermare la diffusione. Questo è stato necessario per anni.
“Un test che potrebbe identificare gli individui esposti all’influenza prima dell’inizio dei sintomi sarebbe uno strumento importante e utile per guidare le decisioni di trattamento, soprattutto con farmaci antivirali limitati”, ha detto il dottor Woods.
Ha aggiunto il dottor Ginsburg: “Questi studi dimostrano che l’analisi dei fattori genomici è promettente per la diagnosi precoce e accurata dell’influenza e dello stafilococco”. Il team sta lavorando ora sul modo migliore per portare i test alla persona media – come me, tre settimane fa.