В недавно опубликованном исследовании в журнале «Биология и терапия рака» группа коллег из Пенсильвании под руководством Эрле Робертсона, доктора философии, профессора и заместителя председателя по исследованиям в области оториноларингологии Медицинской школы Перельмана, и Джеймса Олвина, доктора философии, профессора рака. Биология и Майкл Фельдман, доктор медицины, профессор патологии и лабораторной медицины, использовали версию микроматрицы PathoChip, которая содержит 60000 зондов для всех известных вирусов, а также широкого спектра бактерий, простейших, грибов и гельминтов, паразитарных болезней. червь, чтобы определить возбудителя болезни в образце пациента. Они проанализировали образцы консервированных тканей мужчины среднего возраста с рецидивом острого миелогенного лейкоза (ОМЛ), у которого после химиотерапии развилась неизвестная грибковая инфекция.
«Мы провели много тестов, чтобы увидеть, можем ли мы идентифицировать патогены в лаборатории, просто чтобы увидеть, эффективен ли PathoChip в идентификации различных организмов, и мы смогли идентифицировать все протестированные инфекционные агенты», – сказал Робертсон. "Но это был первый раз, когда мы действительно посмотрели непосредственно на образец пациента, чтобы идентифицировать патогенный агент."
PathoChip позволяет тестировать один образец одновременно на тысячи возможностей, что значительно сокращает время, необходимое для диагностики. Сначала они проверили образец и проанализировали его с помощью биоинформатического зонда, чтобы сузить фокус до определенного семейства микробов.
Семнадцать организмов, показывающих самый высокий сигнал, сравнивали с сигналами из контрольного образца. Молекулярные сигналы, полученные в результате дополнительных биоинформатических тестов, предоставили дополнительную информацию, которая привела к идентификации конкретного инфекционного агента – в данном случае одного из двух видов Rhizomucor, редкого гриба, который, как известно, вызывает зигомикоз у людей.
Зигомикоз, потенциально смертельное заболевание, которое чаще всего встречается у пациентов с ослабленным иммунитетом, не только трудно лечить, но и сложно диагностировать. Виды грибов могут быть болезненно медленными или даже невозможными для культивирования в лаборатории, что задерживает или предотвращает их идентификацию и, следовательно, лечение пациента.
Как объясняет Робертсон, PathoChip предоставляет эффективную альтернативу. «С помощью этой технологии из 60 000 возможностей и датчиков, которые мы использовали, всего за 24 часа мы смогли идентифицировать именно этот гриб», – говорит он.
В то время как другие методы, такие как наборы секвенирования, доступны для идентификации неизвестных инфекционных организмов, эти подходы также могут иметь значительные ограничения. «Вы можете использовать другие технологии, такие как секвенирование следующего поколения, но в ткани должен быть высокий процент нуклеиновых кислот, и техническим специалистам потребуется достаточно этих материалов для выполнения секвенирования», – объясняет Робертсон.
«Компонент анализа займет больше времени», – добавляет он. «Мы думаем, что эта технология в некотором роде дополняет секвенирование следующего поколения и даже более точно настроена, потому что у нас гораздо более высокая чувствительность при обнаружении агентов или отдельных организмов, присутствующих в любом виде образца, будь то абиотический или биотический. Мы можем идентифицировать агенты в почве, например, в тканях растений, животных или человека."
Робертсон и его команда в лаборатории, в которую входят Сагарика Банерджи, доктор философии, и техник-исследователь Кристен Пек, магистр медицины.Sc. вместе с экспертом по биоинформатике Чжи Вэй, Ph.D. из Института науки и технологий Нью-Джерси, с нетерпением ждем возможности как расширения возможностей PathoChip, так и увеличения его использования в клинике: «Мы постоянно обновляем его, основываясь на том, что мы считаем важными агентами, которые нужно включить в чип прямо сейчас."В настоящее время ведется дополнительная работа по дальнейшему развитию следующих шагов по использованию PathoChip для выявления инфекционных агентов в клинике. «Это потребует гораздо большего количества исследований, чтобы в конечном итоге привести к одобрению для клинического использования в больницах», – сказал Робертсон.