Mijn immuunsysteem staat nog steeds in de hoogste versnelling na wat drie weken geleden misschien griep was. Ik kwalificeer mijn zelfdiagnose omdat ik nooit een test heb gehad om te zien of virussen of bacteriën mijn lichaam waren binnengedrongen.
Ik heb me lang afgevraagd waarom dergelijke diagnostica niet routinematig worden gebruikt. Moleculaire biologie werd gepionierd op de genetische details van bacteriën en hun virussen in de jaren 1970, en inmiddels hebben de meeste van onze ziekteverwekkers hun genoom sequenced.
Een snelle, gemakkelijke, en vroege manier om virale van bacteriële infecties te onderscheiden zou een enorme impact hebben, door:
– het krijgen van antibiotica en antivirale middelen aan degenen die ze echt nodig hebben.
– het beperken van verspreiding door mensen te diagnosticeren bij de eerste onheilspellende keelkriebel of druppel – of eerder.
– het onthullen van nieuwe virale varianten of epidemiologische trends.
In twee artikelen in PLOS One van gisteren beschrijven onderzoekers krachtige genexpressiesignaturen die virale en bacteriële infecties van elkaar onderscheiden. In tegenstelling tot traditionele diagnostiek waarbij dagen nodig zijn om pathogenen te kweken, belichten de nieuwe tests de reactie van de gastheer – wij. Welke mRNA’s ons lichaam maakt, weerspiegelt welke genen actief zijn. Ik kan u vertellen dat dit belangrijk nieuws is omdat de lijst van farmaceutische bedrijven waarmee de onderzoekers banden hebben bijna net zo lang is als de papieren.
De aanhoudende impact van infectieziekten op ons is duidelijk, van individuele tragedies tot spoedeisende hulpafdelingen vol met griepslachtoffers. Afgelopen zomer berichtte de New York Times over de snelle en onnodige dood van de 12-jarige Rory Staunton in het NYU Langone Medical Center, als gevolg van miscommunicatie en het niet herkennen van een bacteriële infectie. En deze kaart toont de verspreiding van de huidige griep.
Zoals het altijd gaat
Ondanks de neiging van de Today show om over bacteriën te praten terwijl er afbeeldingen van virussen worden getoond, zijn de twee heel verschillend. Bacteriën zijn cellen en leven; virussen zijn geen van beide. Het zou dus eenvoudig moeten zijn om ze uit elkaar te houden, en in feite zijn er al verschillende manieren om dat te doen.
1. Een snelle test op basis van antilichamen detecteert een koolhydraat van Streptococcus pyogenes, de bacterie achter keelontsteking, impetigo en roodvonk. Het doodde Muppet uitvinder Jim Henson, evenals de jonge Rory Staunton. De test levert binnen 15 minuten resultaten op, maar omdat hij niet zo nauwkeurig is als een kweek, bevelen de American Academy of Pediatrics, de American Heart Association en de Infectious Disease Society of America backup keelkweken aan.
2. Het BACcel-systeem van Accelerate Diagnostics maakt gebruik van geautomatiseerde microscopie en computergestuurde beeldanalyse om pathogenen in het oog te houden, en levert binnen 2 uur een diagnose en binnen 6 uur een analyse van de antibioticaresistentie. De technologie werd ontwikkeld voor wond- en traumagerelateerde infecties op het slagveld.
3. Onderzoekers van de Ben-Gurion Universiteit van de Negev ontwikkelden een test die verschillende bioluminescentiepatronen genereert van witte bloedcellen die zijn blootgesteld aan bacteriën of virussen. De test maakt gebruik van luminol, het spul dat Law and Order gebruikt om bloed op misdaadlocaties te markeren. Net als de benaderingen die in PLOS One zijn geïntroduceerd, volgt deze test de reactie van de gastheer, in plaats van het bewijs van de ziekteverwekker.
4. De BC-GP-test van Nanosphere Inc. markeert genen die coderen voor antibioticaresistentie in een dozijn soorten strep, stafylokokken, enterokokken en listeria, die verantwoordelijk zijn voor 65% van de bloedbaaninfecties. Het is goedgekeurd door de FDA en kan bloedkweken controleren in 2,5 uur. Antibiotica resistentie genen flitsen van bacterie naar bacterie, zoals sterrenschepen zwerven tussen de planeten van een zonnestelsel.
5. Afgelopen juli heeft de FDA de BD MAX MRSA-test van Becton, Dickinson and Company goedgekeurd, die MRSA (methicillineresistente Staphylococcus aureus) in neusswabs verzamelt, versterkt en fluoresceert. Het is bedoeld om verspreiding in de gezondheidszorg te voorkomen of te beheersen, en niet voor diagnose.
6. Over snot gesproken, het Nasal Microbiome Project is op zoek naar microbiële DNA aanwijzingen dat griep zich zal ontwikkelen tot secundaire bacteriële longontsteking. Het project is van het Genomic Sequencing Center for Infectious Diseases van het J. Craig Venter Institute, dat kijkt naar DNA van overal in het universum, inclusief, nu, gevulde neusgangen.
TRACKING THE HOST, NOT THE PATHOGEN
De nieuwe benaderingen combineren de specificiteit van een genetische benadering met een computationeel hulpmiddel om de reacties van duizenden genen te sorteren. Het hulpmiddel, een Bayesiaans spaarzaam factormodel genaamd, concentreert zich op genen waarvan de expressie sterk varieert bij blootgestelde/geïnfecteerde versus niet-blootgestelde mensen. De wiskunde aggregeert ook genen die deel uitmaken van dezelfde biochemische routes, wat kan compenseren voor het feit dat genexpressieniveau niet noodzakelijk het belang van het corresponderende eiwit voorspelt.
De onderzoekers, Geoffrey Ginsburg, MD, PhD, Director, Genomic Medicine, Duke Institute for Genome Sciences & Policy, Christopher Woods, MD, MPH, ook bij Duke, en collega’s voerden twee reeksen experimenten uit, een op bacteriën, de andere op virussen.
In het bacteriële artikel leidden de onderzoekers een “moleculaire classificator” af om S. aureus bij muizen op te sporen, en gebruikten dit als leidraad voor de ontwikkeling van een vergelijkbaar hulpmiddel voor mensen. “Factoranalyse” bracht de gegevens van 9.109 tot expressie gebrachte genen terug tot 79 factoren, die voldoende bleken om S. aureus-infectie te onderscheiden van E. coli-infectie en geen infectie. Het kon ook MRSA onderscheiden van methicilline-gevoelige S. aureus (MSSA).
De virale studie keek naar genexpressie bij 24 gezonde jonge mensen die vrijwillig H1N1 influenza A in hun neus gespoten kregen en 17 die H3N2 kregen. Dit gebeurde in een “speciaal gebouwde quarantainekliniek” in Londen die verbonden is aan Retroscreen Virology Limited, dat onlangs aankondigde zijn 1.000e vrijwilliger te hebben geïnfecteerd in hun zoektocht om antivirale middelen te ontwikkelen.
De vrijwilligers gaven een week lang driemaal daags bloed, waaruit de onderzoekers de veelbetekenende mRNA’s afleidden die genen weerspiegelen die tot expressie komen in reactie op de virale uitdaging. De gebruikelijke verdachten kwamen tevoorschijn, zoals downstream targets van interferon. Omdat het snuiven van griepvirus in een lab niet echt een normale situatie is, valideerden de onderzoekers de test op bloedmonsters genomen van spoedeisendehulppatiënten met H1N1 in 2009, samen met geblindeerde controles.
De onderzoekers leerden, door de vrijwilligers te observeren, dat griepsymptomen één tot drie dagen na infectie verschijnen. Dat is veel tijd voor een persoon om zich goed te voelen, maar virussen te spuwen bij elke uitademing. De genexpressie die aangeeft dat virussen zich hebben gevestigd, verschijnt iets meer dan een dag na besmetting. Dus iemand die op het werk wordt besmet kan de test doen en ontdekken dat er griep op komst is, snel genoeg om de volgende dag thuis te blijven en de verspreiding een halt toe te roepen. Daar is al jaren behoefte aan.
“Een test die personen kan identificeren die zijn blootgesteld aan de griep voordat de symptomen beginnen, zou een belangrijk en nuttig hulpmiddel zijn voor het nemen van beslissingen over behandeling, vooral met beperkte antivirale geneesmiddelen,” zei Dr. Woods.
Volledigde Dr. Ginsburg, “Deze studies tonen aan dat analyse van genomische factoren veelbelovend is voor vroegtijdige detectie en nauwkeurige diagnose van griep en stafylokokken.” Het team werkt nu aan de beste manier om de tests naar de gemiddelde persoon te brengen – zoals ik, drie weken geleden.