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分子診斷準備來搶PCT/CRP/SAA的蛋糕了

日期:2023-10-12

斯坦福醫(yī)學科學家開發(fā)的一項診斷測試可以以90%的準確率分離細菌和病毒感染，這是第一個符合世界衛(wèi)生組織設(shè)定的標準。

在發(fā)展中國家，大多數(shù)抗生素處方不僅毫無意義 - 估計其中70%至80%用于病毒感染，藥物不能治療 - 它們也是有害的，因為過度使用抗生素會加速抗生素耐藥性。

美國也存在類似的問題，估計有30%至50%的抗生素處方用于病毒感染。

現(xiàn)在，斯坦福醫(yī)學研究人員及其同事開發(fā)的一種基于基因表達的新測試可以讓世界各地的醫(yī)生快速準確地區(qū)分細菌和病毒感染，從而減少抗生素的過度使用。該測試基于患者的免疫系統(tǒng)對感染的反應(yīng)。

這是第一個在全球不同人群中驗證的此類診斷測試（包括更廣泛的細菌感染），也是唯一滿足世界衛(wèi)生組織和創(chuàng)新新診斷基金會為解決抗生素耐藥性而設(shè)定的準確性目標的測試。

這些目標包括至少 90% 的靈敏度（正確識別真陽性）和 80% 的特異性（正確識別真陰性）來區(qū)分細菌和病毒感染。

12月20日發(fā)表在Cell Reports Medicine上的一篇論文描述了這項新測試。

“抗菌素耐藥性不斷上升，因此已經(jīng)付出了很多努力來減少不適當?shù)目股厥褂茫贬t(yī)學和生物醫(yī)學數(shù)據(jù)科學副教授，該論文的資深作者Purvesh Khatri博士說。“準確診斷患者是否患有細菌或病毒感染是全球最大的健康挑戰(zhàn)之一。

現(xiàn)有方法包括在培養(yǎng)皿中培養(yǎng)病原體，這需要幾天的時間，或者聚合酶鏈反應(yīng)（PCR）測試，這需要知道要尋找的特定病原體。

這就是為什么在許多情況下，“醫(yī)生憑經(jīng)驗開抗生素，”Khatri說。“他們說，'我們要給你一種抗生素，如果你好轉(zhuǎn)，你就感染了細菌。如果你不這樣做，你就感染了病毒，我們將停止使用抗生素。

詢問免疫系統(tǒng)

該測試是一種新的診斷測試之一，它著眼于宿主的反應(yīng) - 即患者的免疫系統(tǒng)如何反應(yīng) - 以確定感染的類型。它們測量參與宿主免疫反應(yīng)的某些基因的表達。

“免疫系統(tǒng)已經(jīng)這樣做了數(shù)百萬年，不斷學習什么是細菌，什么是病毒以及如何應(yīng)對它，”Khatri說。“與其尋找蟲子本身，不如問免疫系統(tǒng)。

然而，由于這些宿主反應(yīng)測試是使用來自西歐和北美的數(shù)據(jù)設(shè)計的，因此它們未能解釋低收入和中等收入國家普遍存在的感染類型。特別是，他們難以區(qū)分細胞內(nèi)細菌感染和病毒感染之間更微妙的差異。

“從流行病學上講，發(fā)達國家的細菌感染通常來自在人體細胞外復(fù)制的細菌，”Khatri說。這些細胞外細菌包括大腸桿菌和引起鏈球菌性咽喉炎的細菌。在發(fā)展中國家，斑疹傷寒和結(jié)核病等常見細菌感染是由細胞內(nèi)細菌引起的，細胞內(nèi)細菌在人體細胞內(nèi)復(fù)制，病毒也是如此。

“免疫系統(tǒng)根據(jù)它是細胞外還是細胞內(nèi)細菌感染而有不同的反應(yīng)，”Khatri說。“它變得棘手的原因是，一旦細菌進入細胞內(nèi)，這些途徑就會與病毒感染反應(yīng)重疊。

目前的宿主反應(yīng)測試可以區(qū)分細胞外細菌感染和病毒感染，準確率超過80%，但它們只能識別40%至70%的細胞內(nèi)感染。

多樣化的數(shù)據(jù)

為了開發(fā)一種可以將兩種類型的細菌感染與病毒感染區(qū)分開來的診斷測試，Khatri的團隊使用了來自35個國家的公開基因表達數(shù)據(jù)。其中包括來自已知感染的不同年齡，性別和種族的人的4754個樣本。Khatri說，患者，感染和數(shù)據(jù)類型的多樣性更能代表現(xiàn)實世界。

利用機器學習和其中一半的樣本，他們確定了八個在細菌和病毒感染中表達不同的基因。他們對剩余樣本和從尼泊爾和老撾收集的300多個新樣本進行了八基因測試。

他們發(fā)現(xiàn)這八個基因可以高精度地區(qū)分細胞內(nèi)和細胞外細菌感染與病毒感染，達到90%的靈敏度和90%的特異性。這是第一個達到（并超過）世界衛(wèi)生組織和創(chuàng)新新診斷基金會提出的標準的診斷測試。

“我們已經(jīng)證明，這種八基因特征在區(qū)分細菌和病毒感染方面具有更高的準確性和更多的可推廣性，無論它們是細胞內(nèi)還是細胞外，無論患者是在發(fā)達國家還是發(fā)展中國家，男人還是女人，嬰兒還是80歲，”Khatri說。

他希望新的診斷測試最終能夠轉(zhuǎn)化為即時測試，并被發(fā)達國家和發(fā)展中國家的醫(yī)生采用，因為它只需要血液樣本，并且可以在30到45分鐘內(nèi)完成。他的團隊已經(jīng)為該測試申請了專利。

Khatri是免疫，移植和感染研究所，斯坦福Bio-X，斯坦福心血管研究所和母嬰健康研究所的成員。

來自老撾人民民主共和國Mahosot醫(yī)院和健康科學大學，尼泊爾Dhulikhel醫(yī)院，牛津大學和多倫多大學的研究人員為這項研究做出了貢獻。

該研究由比爾和梅琳達·蓋茨基金會，國家過敏和傳染病研究所（贈款1U19AI109662，U19AI057229，5R01AI125197和U19AI109761），國防部，Ralph&Marian Falk醫(yī)學研究信托基金，斯坦福大學的Thomas C.和Joan M. Merigan捐贈基金，英國威康信托基金，國家科學基金會研究生研究獎學金，和斯坦福研究生獎學金。

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