Para garantizar que los pacientes con sepsis reciban los antibióticos adecuados lo antes posible, Los investigadores de Fraunhofer IGB han desarrollado un procedimiento de diagnóstico que utiliza una secuenciación de alto rendimiento de muestras de sangre y ofrece resultados mucho más rápido que las técnicas convencionales basadas en cultivos. Gracias a las últimas técnicas de secuenciación de una sola molécula, este proceso ahora se ha mejorado aún más para que los patógenos puedan identificarse después de unas pocas horas. La metodología básica se está probando actualmente en un estudio multicéntrico con varios cientos de pacientes.

La sepsis, también conocida como "envenenamiento de la sangre", es una enfermedad potencialmente mortal causada por la proliferación incontrolada de patógenos:bacterias, virus o parásitos — en la sangre. Solo en Alemania la sepsis es responsable de alrededor de 60, 000 muertes por año, y esta tendencia va en aumento. La terapia es tanto más exitosa cuanto más rápido se puede proporcionar el diagnóstico y se identifica el tipo de patógeno:la intervención rápida con antibióticos adecuados aumenta significativamente la tasa de supervivencia.

Todavía es una práctica común en muchos hospitales detectar los patógenos de la sepsis utilizando métodos microbiológicos. Los patógenos se cultivan a partir de muestras de sangre de los pacientes en el laboratorio y luego se identifican. Las limitaciones de este enfoque son un largo tiempo de respuesta de dos a cinco días, así como una baja tasa de detección. En general, solo proporciona un resultado positivo en el 10 al 30 por ciento de los casos, que representa la base para que el médico tratante tome una decisión sobre la terapia. Además, algunos patógenos no se pueden cultivar en absoluto o solo en condiciones especiales, de modo que el resultado es negativo a pesar de que existe una infección, con consecuencias fatales para los pacientes.

Plataforma de alto rendimiento para una detección de patógenos rápida y confiable

Investigadores del Instituto Fraunhofer de Ingeniería Interfacial y Biotecnología IGB establecieron hace algún tiempo un procedimiento de diagnóstico alternativo que puede detectar patógenos de todo tipo de manera mucho más rápida y confiable. Utiliza la secuenciación de próxima generación (NGS) de ADN libre de células circulantes (cfDNA) microbiano de las muestras de sangre de los pacientes y tiene una tasa de detección de cinco a seis veces mejor que la de las técnicas basadas en cultivos.

En un proceso de tres pasos que consiste en la preparación de muestras, secuenciación y evaluación bioinformática con algoritmos de diagnóstico especialmente desarrollados, bacterias relevantes, Los virus u hongos pueden identificarse claramente dentro de las 24 a 30 horas posteriores a la extracción de sangre sin ningún procedimiento de cultivo prolongado. Como enfoque basado en plataforma, el método no solo es adecuado para el diagnóstico de sepsis, pero potencialmente también para otras enfermedades como endocarditis o LCR, es decir, infecciones del líquido cefalorraquídeo. Además, no solo la naturaleza biológica del patógeno, pero también se puede determinar su resistencia a los antibióticos, que podría considerarse para una terapia óptima.

La validación clínica de la plataforma de diagnóstico para la sepsis se está ejecutando actualmente en un estudio multicéntrico:"Ahora estamos probando nuestro procedimiento a gran escala en la clínica, "informa el Dr. Kai Sohn, jefe del campo de innovación "Diagnóstico in vitro" en Fraunhofer IGB, sobre el estado del trabajo de investigación. "Esto involucra a 500 pacientes en 20 clínicas; prácticamente todas las principales clínicas universitarias con sede en Alemania están involucradas. este estudio va más allá de lo programado y, por lo tanto, obtenemos una gran ventaja ". El proyecto cuenta con el apoyo de la Fundación Dietmar Hopp.

Diagnóstico más rápido y rentable

Las tecnologías de secuenciación seguirán desarrollándose para que los resultados puedan entregarse aún más rápido y de manera más rentable:utilizando una de las últimas tecnologías de secuenciación de tercera generación, el ADN microbiano se puede examinar en tiempo real durante la secuenciación, reducir la identificación de patógenos a solo seis a ocho horas, dependiendo de la gravedad de la infección del paciente. Esto ha sido posible gracias a la secuenciación de nanoporos de moléculas de ADN individuales. "Con la secuenciación de nanoporos obtenemos resultados cada minuto, "explica Sohn." Ahora estamos esperando la prueba de concepto para encontrar el tiempo de respuesta más corto posible. Pero parece factible que podamos detectar patógenos de forma rutinaria en menos de seis horas después de la toma de muestras de sangre en el futuro ".

La identificación inequívoca de los patógenos es posible mediante cálculos matemáticos basados ​​en la información de secuencia de la muestra del paciente:para este propósito, los investigadores de Fraunhofer han desarrollado una puntuación de relevancia, la puntuación del cuantificador indicativo de sepsis (SIQ), que compara bioinformáticamente los datos de las personas infectadas con los grupos de control sanos y luego los evalúa. "Para este propósito, generamos valores esperados para cientos de patógenos diferentes de antemano, "informa Sohn". Sobre esta base, ahora podemos proporcionar resultados en una forma similar a la que todos conocen por el recuento sanguíneo de su médico de familia. Por lo tanto, nuestros algoritmos respaldan decisiones terapéuticas rápidas y adecuadas. Y esto también podría tener el potencial de realizarse como una prueba en el lugar de atención directamente en la unidad de cuidados intensivos en el futuro ".