Mitt immunförsvar är fortfarande på högvarv efter vad som kan ha varit influensa för tre veckor sedan. Jag kvalificerar min självdiagnos eftersom jag aldrig fick ett test för att avgöra om virus eller bakterier hade invaderat min kropp.
Jag har länge undrat varför sådana diagnoser inte används rutinmässigt. Molekylärbiologin var banbrytande när det gäller de genetiska detaljerna hos bakterier och deras virus på 1970-talet, och vid det här laget har de flesta av våra patogener fått sina genomer sekvenserade.
Ett snabbt, enkelt och tidigt sätt att skilja virusinfektioner från bakterieinfektioner skulle ha en enorm betydelse genom att:
– få ut antibiotika och antivirala läkemedel till dem som verkligen behöver dem.
– begränsa spridningen genom att diagnostisera människor vid det första illavarslande kittlandet i halsen eller droppet – eller tidigare.
– avslöja nya virusvarianter eller epidemiologiska trender.
I två artiklar i gårdagens PLOS One beskriver forskare kraftfulla genuttryckssignaturer som skiljer virus- och bakterieinfektioner åt. Till skillnad från traditionell diagnostik som tar dagar att odla patogener, belyser de nya testerna svaret från värden – oss. Vilka mRNA som våra kroppar producerar återspeglar vilka gener som är aktiva. Jag kan se att detta är en viktig nyhet eftersom listan över läkemedelsföretag som forskarna avslöjar tillhörighet till är nästan lika lång som tidningarna.
Infektionssjukdomarnas bestående inverkan på oss är tydlig, från enskilda tragedier till akutmottagningar fyllda med influensaoffer. Förra sommaren skrev New York Times om den snabba och onödiga döden av 12-åriga Rory Staunton på NYU Langone Medical Center, på grund av missförstånd och oförmåga att känna igen en bakteriell infektion. Och den här kartan visar spridningen av den nuvarande influensan.
VÄGEN ATT GÖRA DET
Trots Today-showens tendens att diskutera bakterier samtidigt som man visar grafik över virus är de två sakerna helt olika. Bakterier är celler och lever, virus är ingetdera. Det borde därför vara enkelt att skilja dem åt, och det finns faktiskt redan flera sätt att göra det.
1. Ett antikroppsbaserat snabbtest upptäcker en kolhydrat från Streptococcus pyogenes, bakterien bakom halsfluss, impetigo och scharlakansfeber. Den dödade Muppet-uppfinnaren Jim Henson samt den unga Rory Staunton. Testet ger resultat på 15 minuter, men eftersom det inte är lika exakt som odling rekommenderar American Academy of Pediatrics, American Heart Association och Infectious Disease Society of America att man tar fram backup-halskulturer.
2. BACcel-systemet från Accelerate Diagnostics använder automatiserad mikroskopi och datoriserad bildanalys för att se patogener med ögonen, vilket ger en diagnos på 2 timmar och en analys av antibiotikaresistens på 6 timmar. Tekniken utvecklades för sår- och traumarelaterade infektioner på slagfältet.
3. Forskare vid Ben-Gurion University of Negev har utvecklat ett test som genererar olika bioluminescensmönster från vita blodkroppar som utsätts för bakterier eller virus. Det använder luminol, det ämne som Law and Order använder för att framhäva blod på brottsplatser. I likhet med de metoder som presenteras i PLOS One följer detta test värdens reaktion, snarare än bevis från patogenen.
4. BC-GP-testet från Nanosphere Inc. belyser gener som kodar för antibiotikaresistens hos ett dussintal arter av streptokocker, stafylokocker, enterokocker och listeria, som står för 65 % av infektionerna i blodomloppet. Testet är godkänt av FDA och kan kontrollera blododlingar på 2,5 timmar. Antibiotikaresistensgener flyger från bakterie till bakterie, likt rymdskepp som vandrar bland planeterna i ett solsystem.
5. I juli förra året godkände FDA Becton, Dickinson and Companys BD MAX MRSA-test, som samlar in, amplifierar och fluorescerar MRSA (meticillinresistenta Staphylococcus aureus) i nässvabbar. Det är avsett att förhindra eller kontrollera spridningen i vårdmiljöer, snarare än för diagnostik.
6. På tal om snot letar Nasal Microbiome Project efter mikrobiella DNA-ledtrådar som visar att influensa kommer att utvecklas till sekundär bakteriell lunginflammation. Projektet kommer från Genomic Sequencing Center for Infectious Diseases vid J. Craig Venter Institute, som undersöker DNA från alla platser i universum, inklusive, nu, stoppade näsgångar.
Spårning av värden, inte patogenen
De nya tillvägagångssätten kombinerar specificiteten hos ett genetiskt tillvägagångssätt med ett beräkningsverktyg för att sortera bland svaren från tusentals gener. Verktyget, som kallas Bayesian sparse factor model, fokuserar på gener vars uttryck varierar mycket mellan exponerade/infekterade och icke-exponerade personer. Matematiken aggregerar också gener som deltar i samma biokemiska vägar, vilket kan kompensera för det faktum att genernas uttrycksnivå inte nödvändigtvis förutsäger betydelsen av motsvarande protein.
Forskarna, Geoffrey Ginsburg, MD, PhD, Director, Genomic Medicine, Duke Institute for Genome Sciences & Policy, Christopher Woods, MD, MPH, också vid Duke, och kollegor utförde två uppsättningar experiment, en på bakterier, den andra på virus.
I den bakteriella artikeln tog forskarna fram en ”molekylär klassificering” för att upptäcka S. aureus hos möss och använde den för att vägleda utvecklingen av ett liknande verktyg för människor. ”Faktoranalys” kokade ner data från 9 109 uttryckta gener till 79 faktorer, vilket visade sig vara tillräckligt för att skilja S. aureus-infektion från E. coli-infektion från ingen infektion. Den kunde också skilja MRSA från meticillinkänslig S. aureus (MSSA).
I virusstudien undersöktes genuttrycket hos 24 friska ungdomar som frivilligt fick H1N1-influensa A uppsprutat i näsan och 17 som fick H3N2. Detta skedde på en ”specialbyggd karantänsklinik” i London som är ansluten till Retroscreen Virology Limited Retroscreen Virology Limited, som nyligen meddelade att de smittat sin 1 000:e frivilliga i sin strävan att utveckla antivirala läkemedel.
Frivilliga gav blod tre gånger dagligen under en vecka, varifrån forskarna tog fram de avslöjande mRNA:erna som återspeglar de gener som uttrycks som svar på den virala utmaningen. De vanliga misstänkta framkom, t.ex. nedströmsmål för interferon. Eftersom det inte är helt normalt att sniffa influensavirus i ett labb validerade forskarna testet på blodprover från akutmottagningspatienter med H1N1 2009, tillsammans med blinda kontroller.
Forskarna lärde sig genom att observera volontärerna att influensasymtom uppträder en till tre dagar efter smittan. Det är mycket tid för en person att känna sig okej men att spy virus vid varje utandning. Genuttryckssignaturen som visar att virusen har slagit sig ner visar sig lite mer än en dag efter infektionen. Så en person som nystas på jobbet kan göra testet och få reda på att influensa hotar, tillräckligt tidigt för att stanna hemma nästa dag och stoppa spridningen. Det har behövts i flera år.
”Ett test som kan identifiera personer som utsatts för influensa före symtomdebut skulle vara ett viktigt och användbart verktyg för att vägleda behandlingsbeslut, särskilt med begränsade antivirala läkemedel”, säger Dr Woods.
Dr Ginsburg tillade: ”Dessa studier visar att analys av genomiska faktorer är lovande för tidig upptäckt och noggrann diagnos av influensa och stafylokocker.” Teamet arbetar nu på hur testerna bäst ska kunna användas av vanliga människor – som jag för tre veckor sedan.