A legnagyobb nehézséget az okozza a különféle bakteriális fertőzések legyőzésében, hogy csak lassan derül ki, miféle kórokozó miatt kell kezelni a beteget. Az időveszteség azt jelenti, hogy a kórnak van ideje előre haladni, miközben a beteg állapota romlik. Pedig a hatásos korai beavatkozás sokkal gyorsabb gyógyulással és kisebb kiadásokkal járna. Ezért az olyan módszereknek hatalmas a jelentőségük, amelyek a baktériumokat teljes bizonyossággal és gyorsan meg tudják határozni, ami segít az orvosoknak a megfelelő gyógyszer kiválasztásában. A szóban forgó eljárások a személyre szabott orvoslásban új csapásirányt nyithatnak.
A Harvard Egyetem orvosi karán Karel Břinda vezetésével kifejlesztettek egy módszert a bakteriális fertőzések gyors diagnosztizálására, és egyben annak meghatározására - ami talán még fontosabb -, hogy a fertőzést okozó baktériumok rezisztensek-e az antibiotikumokkal szemben. A jelenlegi metódusokkal napokba telik a baktériumok laboratóriumi szaporítása és az antibiotikum-rezisztencia tesztelése. Az új eszköz és a hozzá kapcsolódó alkalmazás napokról órákra rövidítheti le ezt az időkeretet. A fejlesztés az Oxford Nanopore MinION nevű zsebműszer segítségét veszi igénybe. Ez a számítógéphez csatlakoztatható - egy átlagos okostelefonnál is kisebb - eszköz tartalmazza az összes olyan összetevőt, amire a baktérium genom szekvenáláshoz szükség van - írja a Massive Science tudományos magazin.
Madarat tolláról, mikrobát rokonáról...
A MinION-t korábban már alkalmazták az egyes fertőzések kórokozóinak szekvenálására és azonosítására. A most bemutatott vizsgálati eljárást azonban egyedivé teszi, hogy a kutatók a rendelkezésükre álló adatok elemzése alapján, összehasonlítják a szekvenált DNS-darabokat a korábban vizsgált baktériumizolátumokkal, ami lehetővé teszi a vizsgált baktérium legközelebbi ismert rokonának azonosítását. Ezt a módszert "genomi szomszéd tipizálásnak" nevezik. Hasonló ahhoz, amikor az alapellátással foglalkozó orvos a család kórtörténetét kérdezi ki annak megállapítására, hogy az adott páciensnél nagyobb-e bizonyos betegségek kialakulásának kockázata. Ugyanígy annak ismerete, hogy melyik baktériumhoz társul a fertőzés a legszorosabban, lehetővé teszi a kutatóknak az egyes fertőző mikrobák antibiotikum-rezisztenciájának meghatározását. Ezt a genetikai összehasonlítást a kutatócsoport által kifejlesztett számítógépes szoftverrel hajtják végre. Az antibiotikum-rezisztencia gyors azonosításának ezt a képességét RASE (Resistance-Associated Sequence Elements - rezisztenciához kötődő szekvenciaelemek) néven mutatták be.
A bakteriális fertőzések diagnosztizálásának és kezelésének hagyományos módjai nagyon időigényesek. Először a baktériumokat el kell különíteni a fertőzés helyén. A mintából ezután mikrobiológiai laboratóriumban annyi baktériumot tenyésztenek ki, amennyi a vizsgálatok elvégzéséhez szükséges. Ez önmagában is időt igényes, de a tesztek csak ezután következnek. Az új technológiák már korábban lehetővé tették a kórokozók gyors azonosítását, de az antibiotikum-rezisztencia vizsgálata még mindig a mikroorganizmus tenyésztését kívánja. A rezisztencia meghatározása 2-7 napot is igénybe vehet.
Ez elég hosszú idő, miközben az orvosoknak gyors döntéseket kell hozniuk a beteg ellátásáról. Ezért jobb híján széles spektrumú antibiotikumokat írnak elő a kezeléshez, amelyek azonban nem garantáltan hatékonyak egyes fertőzések ellen. Az antibiotikum-rezisztencia gyorsabb igazolása lehetővé tenné az orvosoknak, hogy célzottabb terápiát alkalmazzanak, ami gyorsabb gyógyulást, a betegség jobb lefolyását eredményezné. Az antibiotikumokkal szemben rezisztens baktériumok veszélyesek. Az európai járványügyi központ, az EDC becslései szerint évente 33 ezer ember hal meg az unióban a kezelésekre rosszul reagáló fertőzések következtében. Az Egyesült Államokban a CDC 35 ezerre teszi az ilyen halálesetek számát. De még a felépülő betegek esetében is a rezisztens mikrobával történő fertőzés valószínűleg meghosszabbítja a kórházi tartózkodást és magasabb egészségügyi költségeket eredményez.
Az egyéni betegellátáson túl az antibiotikumok gyors és hatékony azonosítása abban is előrelépést hozhat, hogy az orvosok és a betegek csak akkor használják az antibiotikumokat, ha szükséges, és ha már használják, azt helyesen tegyék. Ez azért fontos, mert a baktériumok antibiotikumoknak való kitettsége közismerten elősegíti az rezisztencia kialakulását. Kevesebb, de jobban célzott hatóanyag alkalmazásának lehetősége viszont megfékezheti a rezisztencia terjedését, és megteremti a lehetőséget újabb antibiotikumok tartalékba helyezésére, amelyeket csak a legellenálóbb fertőzésekkel szemben vehetnek elő.
A klinikai alkalmazás még várat magára
Noha az új módszer komoly ígéret az antibiotikumokra nem reagáló organizmusok gyors azonosítására, de még messze nem áll készen a klinikai alkalmazásra. A kutatók eddig csak két baktériumfajon (Streptococcus pneumoniae és Neisseria gonorrhoeae) tesztelték a legveszélyesebb kórokozók közül. A klinikai felhasználás érdekében több rezisztens baktériumot kell bevonni a vizsgálatokba, illetve az egész világon gyűjteni kell a közegészségügyi intézményeknek a kórokozókat és a fertőzések adtait, jellemzőit. Ez a módszer ugyanis csak annyira jó, mint a mögötte lévő baktériumszekvenciákat tartalmazó adatbázis, amely az összehasonlítást lehetővé teszi. Ha a széles nemzetközi együttműködés e területen megvalósul, akkor viszont ez az eszköz hihetetlenül pontos lehet.
Egy másik komplikáció, hogy a klinikai minták néha több különféle baktériumot tartalmaznak. Ez részben a mintagyűjtés hibáinak, másrészt annak köszönhető, hogy a szervezetünk, a mikrobiomjában a testtömeg 1-3 százalékának megfelelő mennyiségű baktériumot tartalmaz. A klinikai minták gyűjtésekor olykor nehéz elkerülni, hogy a mikrobiomot alkotó törzsekből is belekerüljenek baktériumok a vizsgálati anyagba. A klinikai körülmények közötti hatékonyság érdekében a RASE-nek képesnek kell lennie, hogy egyetlen mintában megkülönböztessen többféle organizmust is. A technológia azonban megvan, és reményt ad, hogy hamarosan szőnyegbombázás helyett precíziós kilövéssel iktathatjuk ki a ránk támadó mikrobákat.
