無細胞DNA檢測病原體并量化損傷

診斷傳染病的一個常見問題是，體內存在潛在的病原體并不一定意味著患者生病。這對于器官移植受者的治療尤其具有挑戰性，因為器官移植受者經常與感染以及與免疫抑制相關的并發癥進行治療。

8月26日發表在美國國家科學院院刊上的一項新的康奈爾研究“無細胞DNA宏基因組序列測定，將宿主損傷反應與感染相結合”，提出了一種識別人體內病毒和細菌的技術。通過使用稱為無細胞DNA的死亡DNA片段(在整個血液和尿液中漫游)來量化器官損傷。

由此產生的測試簡單，快速，成本低，并且足以識別數以千計的細菌和病毒。

“這真的是通過與臨床醫生的合作實現的，他們向我們解釋了這一傳染病診斷中的常見問題，”共同資深作者Iwijn De Vlaminck說，他是Meinig生物醫學工程學院生命科學與技術助理教授Robert N. Noyce 。“因此，我們開發了一種檢測方法，可同時告知我們各種病原體的存在與否，但同時也會告訴我們不同宿主組織的損傷情況。綜合信息使我們能夠更明確地說明一個人是否正在處理疾病。“

De Vlaminck和他的團隊與Weill Cornell Medicine的研究人員合作，專注于腎移植患者的尿路感染。

主要作者和博士學生Alex Cheng使用高通量DNA測序來鑒定臨床樣品中存在的任何微生物，并通過亞硫酸氫鹽測序將其與宿主DNA區分開來，這是一個用鹽處理無細胞DNA以揭示甲基化標記的過程。這些標記幫助研究人員追蹤無細胞DNA的起源組織并測量對不同宿主組織的損傷程度。

“在現場，試圖診斷傳染病的醫生和經營微生物實驗室的人對使用基因組醫學方法進行診斷越來越感到興奮，”De Vlaminck說。“但是，評估該生物體是否真正導致疾病仍然存在很大差距。

“這真的是一個關鍵問題，”他說。“因為有些生物只是共生體，它們與宿主并存。我們的內臟充滿了微生物，但這些微生物可能不是你患病的原因。在某種程度上，你被感染了。你'重新殖民，但這只是正常生物學的一部分。“

該測試是如此普遍，以至于幾乎任何具有DNA基因組的生物都可以被鑒定出來。

“傳染病是全球疾病負擔的主要原因，”程說。“它們幾乎影響到每一個人群，并且它們不是很容易理解。因此，進行一項可以幫助這一大量和廣泛人群的測試令人興奮。”

“移植受者，因為需要終身藥物治療來保護他們的移植器官，因此一直存在感染相關并發癥的風險，”共同作者，腎臟病，高血壓和移植醫學主任Manidkam Suthanthiran博士和Stanton Griffis Ditinguished教授說。在Weill Cornell Medicine和NewYork-Presbyterian / Weill Cornell醫療中心的醫學。“一項精確的測試不僅可以告知感染因子的存在，還可以告知是否存在組織損傷，這是個性化治療和使器官移植更安全的重要一步。”

對于共同資深作者Darshana Dadhania博士，Weill Cornell Medicine醫學副教授和NewYork-Presbyterian / Weill Cornell醫學中心的腎臟病專家，該測試特別有助于診斷BK多瘤病毒(BKV)感染引起的損傷。Dadhania說，雖然25%至30%的腎移植受者的血液或尿液中含有病毒，但只有5%的人患有腎病或腎病。

“在這次調查中，我們能夠證明，與單獨使用BKV復制的人和沒有BKV復制的人相比，BKV腎病患者的腎臟特異性無尿細胞DNA更高，這表明該檢測方法可用于監測面對活躍的病毒復制和感染，腎臟受損，“Dadhania說。“這一點特別重要，因為對于活躍的BKV復制沒有特定的治療方法。”