מה רצף המטגנומיקה באמת עושה
בדיקות זיהום סטנדרטיות שואלות שאלה אחת בכל פעם: האם זה ויראוס שפעת, האם זה E. coli, האם התרבות הזו גדלה בחיידק ידוע. רצף הדור הבא של מטגנומיקה, או mNGS, עובד בדרך הפוכה. הוא מחלץ כל קטע של DNA וRNA הקיים בדגימת דם, נוזל שדרה או רקמה ומסדר את כולם ברצף, ולאחר מכן משווה את התוצאה למאגרי ייחוס כדי לזהות אילו אורגניזמים קיימים, על פי סקירה של הטכניקה שפורסמה בפלטפורמת PubMed Central של ה-NCBI.
מכיוון שהבדיקה אינה דורשת השערה קודמת לגבי הגורם, היא יכולה לסמן חיידקים, ויראוסים, פטריות וטפילים בהפעלה אחת, כולל גורמים למחלה שרופא קליני לא היה שוקל, כמו שמצוין בסקירה.
מגילוי קוביד-19 להשלמת השתלה
ההדגמה הציבורית הברורה ביותר של הטכניקה התרחשה בסוף 2019, כאשר ויירולוגים סינים שחקרו מקרים unexplained של ספרוח ריאות בווהאן לא יכלו לזהות סיבה בדיקות שיטתיות. הכשר לצע
מקרים של חולים בודדים שצוטטו על ידי BBC Future מדגימים את ההימורים. באוניברסיטת קליפורניה, סן פרנסיסקו, אישה עם דלקת קרום המוח וכישל כבד הייתה מוגדרת להשתלת כבד כאשר בדיקת מטגנומיקה זיהתה ויראוס הפטיטיס E במקום זאת. "נתנו לה תרופה נוגדת ויראליות, היא התבררה, וחסכנו לה מעבור השתלה," אמר צ'ארלס צ'יו, פרופסור ב-UCSF שצוטט בדוח. בניסוי נפרד בבית חולים בלונדון, אותו גישה זיהתה שחפת בחולה שחשבו שיש לו סרטן ריאות, תוך תוך הימנעות מניתוח שלא היה צורך בו, על פי אותו דוח.
מהר יותר, אבל עדיין לא שגרוני
זמן ההודעה היה מכשול עיקרי. ניראג'אן נגראג'אן מאוניברסיטה הלאומית של סינגפור אמר ל-BBC Future שניתוח מטגנומי השתמש "לוקח מספר ימים לשבוע"; מכונות רצף יכולות כעת לייצר תוצאות DNA בתוך שעה או שתיים, כשכלים של בינה מלאכותית מאיצים את שלב התאמת הדפוס.
סקירת PubMed Central נותנת נתונים גרעיניים יותר: זרימות עבודה אבחוניות קונבנציונליות לוקחות בדרך כלל 24 עד 72 שעות, בעוד רצף המבוסס על nanopore - טכנולוגיית קריאה ארוכה - סיפקה תוצאות ביום אותו ב-86% של המקרים, עם זמן הפעלה חציוני של 6.7 שעות. עלויות רצף לדגימה נעות מתחום של בערך $100 ל-$300 בהתאם לפלטפורמה, כמו שמדווחת הסקירה, אמנם הנתון הזה לא כולל עבודה, מחשוב ודלק אחסון שמוסיפות לעלות האמיתית של הפעלת הבדיקה.
כאשר זה גובר על בדיקות סטנדרטיות - וכאשר זה עדיין נאבק
אותה סקירה אספה תוצאות ממחקרים קליניים מרובים היוצרים השוואה בין mNGS לאבחון קונבנציונלי על פני מספר סוגי זיהום.
mNGS מול בדיקות קונבנציונליות בסביבות קליניות שנבחרו| סביבה קלינית | קצב זיהוי mNGS | תוצאת שיטה מסורתית |
|---|
| זיהומים של מערכת העצבים המרכזית | 63% תפוקה אבחונית | פחות מ-30% עם גישות קונבנציונליות |
|---|
| ספסיס / חולי ICU | 87.7% זיהוי | 52.3% עם תרביות דם |
|---|
| חום של מוצא לא ידוע | 81.5% רגישות | 47.3% עם תרבות |
|---|
| זיהומי זרם דם | 77.7% זיהוי | 47.9% עם תרבות |
|---|
| זיהומים פרוסתטיים משותפים | 89-95.5% רגישות | 72.7% עם תרבות |
|---|
| דגימות נשימה | 95% זיהוי אובדן | 59% עם תרבות |
|---|
הרווחים הללו באים עם אזהרות טכניות שהסקירה מסימנת כלא פתורות. בדגימות דם או נוזל שדרה, יותר מ-90% מקריאות הרצף יכולות להגיע מתאי החולה עצמו ולא מגורם למחלה, המסווה אותות מיקروביות חלשות. בדגימות עם מעט מאוד מיקרובים בהתחלה, זיהום מנוזלי המעבדה יכול להיות עד 45% מהקריאות המדווחות. הסקירה גם מציינת שאין סף ספירת קריאה מוסכם להוצאת דעה חיובית, וששינוי יחיד לסף זה יכול להוביל דגימה שולית מחיובית לשלילית.
המצב הרגולטורי מחמיר את אי-הוודאות: בארצות הברית, רוב בדיקות mNGS פועלות כבדיקות שפותחה בפנים מעבדה המוסמכות בחוקי CLIA ולא בדיקות המאושרות על ידי ה-FDA, אין קוד חיוב ביטוח ייעודי עבור ההליך, וחציון 23% מתביעות הביטוח הקשורות נדחות, על פי הסקירה.
שימוש ברצף לתפיסת התפרצויות בתוך בתי חולים
יישום קשור הוא מעקב אחר אופן התפשטות זיהום כאשר הוא בתוך בית חולים, ולא אבחון של חולה יחיד. במרכז הרפואי של אוניברסיטת נברסקה, עמית מיקרוביולוגיה קלינית שאון פריד משתמש רצף ژנום שלם ארוך-קרא בשילוב עם למידת מכונה להשוואת דגימות חיידקיות שנאספו מחולים וסימון התפרצויות פוטנציאליות מוקדם, על פי דוח של UNMC newsroom.
צוות פריד סדר 40 בדיקות חיידקי שלילי גרם ו-15 דגימות Enterococcus עמידות לוונקומיצין מחולים Nebraska Medicine אשפזו למעלה משני ימים, ואחר כך הריצו ניתוח פילוג'נטי כדי לראות כיצד קרוב קשורות הזנים. דוח UNMC מציין שהצוות בחר רצף ארוך-קרא בחלקו מכיוון שזה זול יותר וטוב יותר בגילוי פלסמידים - אלמנטים גנטיים נידודים שלעתים קרובות נושאים גנים של התנגדות אנטיביוטיקה - מאלטרנטיבות קצרות-קרא. התפרצויות זיהום הקשורות לטיפול בבריאות עלות אומדנות של 45 מיליארד דולר בשנה בארצות הברית, כמו שדוח טוען, דרך שהות בית חולים מורחבת וטיפול אנטיביוטיקה נוסף.
אזהרה מוקדמת מעבר לעריסה בבית חולים
מעבדות נגראג'אן בסינגפור כבר מיישמות את אותו עקרון רצף לדגימות שפכים והאוויר לחיפוש אחר ויראוסים חדשים לפני שהם גורמים להתפרצויות שהוכרו, על פי הדיווח של BBC Future, מקרה שימוש שחוקרים מתארים כמערכת אזהרה אפשרית מוקדמת לאפידמיות עתידיות.
על פני שימוש אבחוני ושמירה, חוקרים מעומתים מתארים רצף מטגנומיקה ככלי משלים ולא כהחלפה סיטונאית של מיקרוביולוגיה קיימת, בהמתנה לתיקנון נוסף של סיפים, קlearance רגולטורי והנמכת עלויות.
