Wyobraźmy sobie test, który pozwala zidentyfikować dokładną przyczynę gorączki u dzieci w ciągu godziny. Koniec z czekaniem, powrotami do szpitali po niewłaściwej diagnozie czy niepotrzebnym podawaniem antybiotyków. Właśnie nad tym pracowali uczeni zajmujący się projektem PERFORM, wykorzystując w tym celu sekwencjonowanie RNA i analizę białek.

Nic nie przeraża rodzica tak bardzo, jak wysoka gorączka u niemowlęcia czy dziecka, która pojawia się z nieznanego powodu. W takich sytuacjach pozostaje tylko jedno – jechać prosto do szpitala, by lekarze określili, czy mamy do czynienia z lekką, ustępującą samoczynnie infekcją wirusową, czy ciężką przypadłością bakteryjną, ale metody stosowane obecnie w szpitalach wcale nie są niezawodne.

Partnerzy związani z projektem PERFORM (Personalised Risk assessment in febrile illness to Optimise Real-life Management across the European Union) postawili sobie za cel rozwiązanie trzech głównych problemów z nimi związanych: dużej liczby dzieci niepotrzebnie leczonych antybiotykami, ciągle występującej kwestii nierozpoznawania niektórych infekcji bakteryjnych oraz długiego czasu potrzebnego do uzyskania wyników badań.

„Zdecydowana większość dzieci pojawiających się na izbie przyjęć to przypadki lekkich schorzeń, które nie wymagają żadnego leczenia, ale są wśród nich również nieliczni mali pacjenci cierpiący na infekcje bakteryjne, z których mogą się rozwinąć choroby zagrażające życiu, takie jak posocznica (sepsa), zapalenie opon mózgowych, zapalenie płuc, zapalenie kości i szpiku czy bakteryjne zapalenie stawów”, mówi Michel Levin, koordynator projektu PERFORM i profesor na wydziale Pediatrii i Międzynarodowej Opieki Zdrowotnej Dzieci w Imperial College w Londynie. Lekarze muszą wykluczyć takie możliwości, ale gotowego rozwiązania – hodowania bakterii, na które potrzeba od 24 do 48 godzin – nie można zastosować w przypadku trudno dostępnych miejsc takich jak płuca. Do czego to prowadzi? Zbyt wiele dzieci nadal poddaje się niepotrzebnemu leczeniu antybiotykami o szerokim spektrum działania tylko dlatego, że nie można wykluczyć obecności bakterii. Odesłanie ich do domu bez leczenia bardzo często skutkuje powrotem do szpitala z nasilonymi objawami.

Od genów i białek po szybkie testy

Konsorcjum projektu PERFORM podjęło się rozwiązania tej kwestii. W tym celu badacze wykorzystali potencjał nowej techniki, tak zwanego sekwencjonowania RNA z krwi. „Zamiast czekać na wzrost bakterii lub uciekać się do metod molekularnych, by zidentyfikować patogen, zaproponowaliśmy metodę identyfikacji infekcji bakteryjnej na podstawie odpowiedzi immunologicznej dziecka na dany patogen”, wyjaśnia Levin. „U podstaw tej koncepcji leży założenie, że identyfikacja specyficznej odpowiedzi gospodarza na bakterie może pomóc w odróżnieniu infekcji bakteryjnych od lekkich stanów wywoływanych obecnością wirusów”.

Lekarze i naukowcy z całej Europy przetestowali dwie różne metody na próbkach krwi pobranych od 6 000 dzieci. Jedna z nich wykrywała zmiany w genach w reakcji na bakterie lub wirusy, a druga pozwalała rozpoznawać białka wytwarzane w odpowiedzi na te dwa typy infekcji. „Udało się nam wykazać, że ekspresja wzorca RNA w próbce krwi pozwala dokładnie odróżnić infekcję bakteryjną od wirusowej. Jednocześnie odkryliśmy, że potrzeba do tego tylko trzech do pięciu genów. To samo dotyczy białek – wystarczy niewielka ich liczba, by uzyskać potrzebny wynik”, dodaje Levin.

Sam proces nie był jednak wcale łatwy. W organizmie każdego z badanych pacjentów powstawały miliony sekwencji RNA oraz peptydów. Znaczne zmniejszenie ich liczby wymagało zastosowania zaawansowanych metod obliczeniowych, a przygotowanie szybkiego testu, który na podstawie wskazanych genów dawałby wyniki w ciągu jednej godziny, nadal stanowi problem. Firma biotechnologiczna bioMérieux podjęła już prace nad opracowaniem prototypu takiego urządzenia.

Projekt, oprócz zaproponowania przełomowej metody badawczej, przyczynił się także do uzyskania dużej ilości danych dotyczących wzorców i przypadków chorób, w których przebiegu pojawia się gorączka. Szczególnie istotnym odkryciem było stwierdzenie, że u wielu dzieci cierpiących na poważne i zagrażające życiu infekcje bakteryjne w nosie lub gardle występują także wirusy. „To sugeruje, że infekcja bakteryjna i infekcja wirusowa są ze sobą powiązane. Okazuje się, że infekcje wirusowe mogą obniżać odporność dziecka lub zmieniać odpowiedź jego układu immunologicznego na infekcję, co z kolei umożliwia namnażanie się bakterii. Dowodzi to, że obecność wirusa w nosie lub gardle dziecka nie wyklucza możliwości wystąpienia ciężkiej infekcji bakteryjnej”, zauważa Levin.

Projekt PERFORM ma się zakończyć w czerwcu 2021 roku, ale trwa już jego kontynuacja – projekt DIAMONDS. Nowy projekt pozwoli zbadać hipotezę, zgodnie z którą wszystkie choroby zakaźne i zapalne można diagnozować szybko i dokładnie za pomocą sygnatur genów. Ostatecznie oba projekty powinny przyczynić się do zapewnienia rodzicom i lekarzom większego spokoju, jednocześnie eliminując ryzyko niepotrzebnego stosowania antybiotyków u dzieci.

© Unia Europejska, [2021] | źródło: CORDIS