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(zhàn)性，因為器官移植受者經(jīng)常與感染以及與免疫抑制相關的并發(fā)癥進行治療。

8月26日發(fā)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(shù)以千計的細菌和病毒。

“這真的是通過與臨床醫(yī)生的合作實現(xiàn)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(yī)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(fā)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(qū)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(xiàn)場，試圖診斷傳染病的醫(yī)生和經(jīng)營微生物實驗室的人對使用基因組醫(yī)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?！耙驗橛行┥镏皇枪采w，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?！?/span>

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?！八鼈儙缀跤绊懙矫恳粋€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?！?/span>

“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(fā)癥的風險，”共同作者，腎臟病，高血壓和移植醫(yī)學主任Manidkam Suthanthiran博士和Stanton Griffis Ditinguished教授說。在Weill Cornell Medicine和NewYork-Presbyterian / Weill Cornell醫(yī)療中心的醫(yī)學?！耙豁椌_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?！?/span>

對于共同資深作者Darshana Dadhania博士，Weill Cornell Medicine醫(yī)學副教授和NewYork-Presbyterian / Weill Cornell醫(yī)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(jiān)測面對活躍的病毒復制和感染，腎臟受損，“Dadhania說?！斑@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。”