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血液测试在区分和治疗细菌性和病毒性感染中大有作为

来源:生物谷 2016-07-10 10:58

2016年7月10日/生物谷BIOON/--抗生素已拯救全世界上百万人的生命,这使得复杂的拯救生命的外科手术成为可能。但是过度使用抗生素可能产生一种全球性抗生素耐药性病原菌灾难。基于这种原因,公共卫生专家经常提醒临床医生仅对细菌性感染开抗生素药物。

此外,在明显病情严重的病人当中,开抗生素药物是一种默认选择。但是病人经常只是遭受早期细菌性感染,但是医生们没有意识到病人有可能处于危险之中。

但是在此之前,对医生而言,还没有一种简单的方法区分病人所患的疾病是否是感染性疾病,以及如果是感染性疾病,那么它是细菌性病感染还是病毒性感染。

在第一项研究中,来自美国斯坦福大学医学院医学Purvesh Khatri博士和Timothy Sweeney博士发现11种败血症基因,并基于此开发出一种11基因测试方法用来区分由感染引发的系统炎症和由非传染源引发的炎症。相关研究结果发表在2015年5月13日那期Science Translational Medicine期刊上,论文标题为“A comprehensive time-course–based multicohort analysis of sepsis and sterile inflammation reveals a robust diagnostic gene set”。

败血症俗称血中毒,是一种感染性炎症。当人体免疫系统对细菌和病毒感染“反应过度”时,就会导致败血症,其死亡率在20%到40%之间。败血症治疗的一个问题是,医生很难把它与非感染性炎症区分开,医药公司也因此很难开展败血症专治药物的临床试验。

为了解决这份问题,研究人员对将近1600名病人的2900多份血液样品进行分析,结果发现11种基因的活性在病人被诊断出败血症2到5天前小幅上升,而非感染性炎症病人的这11种基因的活性没有明显变化。

研究人员表示,这意味着基于这11种基因的检测方法,可提早检测出败血症。此外,这样的验血方法比现有检测方法更准确,将有助提高病人的存活率。

在第二项研究中,Khatri、Sweeney和他们的同事们发现人免疫系统针对几种不同的呼吸道病毒---轮状病毒(HRV)、流感病毒和呼吸道合胞体病毒(RSV)---感染产生的相同转录特征(transcriptional signature)与针对细菌性感染产生的转录特征是截然不同的,而且基于这种不同能够区分病毒性感染、健康对照者和细菌性感染。

再者,他们还鉴定出流感病毒特异性的宿主转录特征,从而能够将流感病毒感染的病人与其他的呼吸道病毒感染的病人和细菌感染的病人区分开,因而是流感病毒导致的肺炎病人和流感病毒攻击研究的一种诊断性和预后的标志物,也可用来预测病人对流感疫苗作出的反应。这些研究结果可用于诊断病毒性感染、确定它的预后和鉴定它的药物靶标。相关研究结果发表在2015年12月15日那期Immunity期刊上,论文标题为“Integrated, Multi-cohort Analysis Identifies Conserved Transcriptional Signatures across Multiple Respiratory Viruses”。

在这两项研究的基础上,Khatri和Sweeney想知道他们是否能够改善对细菌性或病毒性感染的诊断。

针对这个问题,在最新的一项研究(记为第三项研究)中,他们在开发一种能够告诉医疗服务人员病人是遭受细菌性感染还是病毒性感染的诊断方法上取得重要突破,这样就可判断哪些病人受益于抗生素治疗。相关研究结果发表在2016年7月6日那期Science Translational Medicine期刊上,论文标题为“Robust classification of bacterial and viral infections via integrated host gene expression diagnostics”。

在这项新的研究中,研究人员利用通过公共渠道获得的病人基因表达数据,精确地找出仅仅7种人基因的活性在感染期间发生变化,而且它们的活性变化模式能够区分一种感染是细菌性的,还是病毒性的。

研究人员说,相比于早期的测试需要研究上百种基因的活性,这种7基因测试方法是一种巨大的改进。鉴于只涉及如此少的基因,这种新的测试方法将更加廉价、更加快速,同时保证准确性。 不过,在医生们能够采用这种新的基因诊断测试方法之前,它也面临着两个障碍。首先,它必须在临床环境中接受大量的测试,而迄今为止,这项仍然在进行中的研究所采用的数据都是取自之前的来自患上不同类型感染的病人的在线基因表达数据集,而不是针对当前的病人。

这项新的研究利用一种被称作NanoString的检测仪器在来自96名危重症儿童的血液样品中测试这种7基因测试方法,结果发现这种测试方法是准确的。但是它仍然需要在更大数量的病人血液样品中接受进一步验证。

其次,需要将这种7基因测试方法整合到一种在不到一个小时内给出检测结果的设备中。这种初步的NanoString血液测试版本需要花费4到6小时的时间,这对危重症病人而言太漫长了。

基于这种原因,Sweeney和Khatri与其他其他研究人员合作,正在努力开发出一种在不到1小时内给出检测结果的基因表达测试方法。这种计划就是将第二项研究中设计出的一种11基因测试方法与这种7基因测试方法结合在一起。这种11基因测试方法揭示病人是否遭受感染。如果病人确实遭受感染,那么这种7基因测试方法揭示它是细菌性的,还是病毒性的。这两种测试能够同时运行。

Sweeney说,这种18基因组合测试方法将首先在医院中使用。他说,如果可能的话,利用这种7基因测试开发出的一种更加便宜的测试方法也可能用于门诊诊断中。(生物谷 Bioon.com)

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参考资料:
【1】Cheap blood test can discriminate between bacterial, viral infections, study finds

【2】A comprehensive time-course–based multicohort analysis of sepsis and sterile inflammation reveals a robust diagnostic gene set
doi:10.1126/scitranslmed.aaa5993

【3】Integrated, Multi-cohort Analysis Identifies Conserved Transcriptional Signatures across Multiple Respiratory Viruses
doi:10.1016/j.immuni.2015.11.003

【4】Robust classification of bacterial and viral infections via integrated host gene expression diagnostics
doi:10.1126/scitranslmed.aaf7165

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