Pozakomórkowe DNA wykrywa patogeny i uszkodzenia
Częstym problemem w diagnozowaniu chorób zakaźnych jest fakt, że obecność potencjalnego patogenu w organizmie człowieka niekoniecznie oznacza, że pacjent jest chory.
Częstym problemem w diagnozowaniu chorób zakaźnych jest fakt, że obecność potencjalnego patogenu w organizmie człowieka niekoniecznie oznacza, że pacjent jest chory. Może to być szczególnie trudne w leczeniu biorców przeszczepów narządów, którzy często zmagają się z infekcjami oraz powikłaniami związanymi z immunosupresją.
Nowe badania naukowców z Cornell University poświęcone opracowaniu testu sekwencjonowania pozakomórkowego DNA w metagenomice (metagenomika, zwana także genomiką populacji mikroorganizmów środowiskowych i ekogenomiką to nowatorski kierunek mikrobiologii, która polega na klonowaniu DNA pozyskiwanego bezpośrednio z naturalnych środowisk, a następnie sekwencjonowaniu ogromnych bibliotek genomowych, jak i funkcjonalnej analizie materiału ekologicznego izolowanego z różnych nisz ekologicznych), pokazują technikę identyfikacji wirusów i bakterii w ludzkim ciele oraz mierzenie ilościowe uszkodzeń narządów za pomocą martwych fragmentów DNA, zwanych DNA pozakomórkowymi, znajdujących się w krwiobiegu i moczu. Test jest prosty, szybki, tani i wystarczająco ogólny, aby zidentyfikować tysiące bakterii i wirusów.
Test opracowano dzięki współpracy z klinicystami, którzy wyjaśnili zespołowi naukowców ten powszechny problem w diagnozowaniu chorób zakaźnych. Naukowcom zależało na opracowaniu tekstu, który jednocześnie informowałby o obecności lub nieobecności szerokiej gamy patogenów, ale jednocześnie informowałby o uszkodzeniu różnych tkanek. Połączone informacje pozwalają dokładniej stwierdzić, czy osoba ma do czynienia z chorobą czy nie.
Naukowcy z Meinig School of Biomedical Engineering na Cornell University, współpracując z badaczami z Weill Cornell Medicine, skupili się na infekcjach dróg moczowych u pacjentów po przeszczepie nerki.
Główny autor badań, Alex Cheng, zastosował wysokowydajne sekwencjonowanie DNA do zidentyfikowania wszelkich mikroorganizmów obecnych w próbkach klinicznych i odróżnienia ich od DNA gospodarza. Sekwencjonowanie wodorosiarczynem to proces, w którym pozakomórkowe DNA jest traktowane solą w celu ujawnienia śladów metylacji. Markery pomogły naukowcom prześledzić pozakomórkowe DNA tkanek oryginalnych i zmierzyć stopień uszkodzenia różnych tkanek gospodarza.
Biorcy przeszczepów, ze względu na trwające całe życie leczenie farmakologiczne potrzebne do ochrony przeszczepionych narządów, są zawsze narażeni na powikłania związane z infekcjami. Precyzyjny test, który informuje nie tylko o obecności czynników zakaźnych, ale także o obecności lub braku uszkodzenia tkanki, jest ważnym krokiem w kierunku spersonalizowania terapii i zwiększenia bezpieczeństwa podczas przeszczepiania narządów.
Wyniki badań zostały zamieszczone w artykule A cell-free DNA metagenomic sequencing assay that integrates the host injury response to infection opublikowanym 26 sierpnia 2019 roku w „PNAS. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America”.
Opracowano na podstawie:
Cell-free DNA detects pathogens and quantifies damage
