جدید تست سیستم پیش بینی سپتیک شوک نتایج

بیش از 1.7 میلیون آمریکایی توسعه سپسيس در هر سال و بیش از 270,000 از آن مرد. وضعیت--که اتفاق می افتد هنگامی که بدن یک پاسخ به یک عفونت باکتریایی یا ویروسی باعث یک واکنش زنجیره ای است که می تواند منجر به نارسایی ارگان و مرگ-چند استراتژی برای درمان.

که چه Savas صورتش پیدا کردم چند سال پیش زمانی که مادرش فوت کرد از سپسيس. "من یاد گرفتم که بسیار کمی وجود دارد که آنها می توانید انجام دهید که واقعا برای نظارت و تشخیص این بیماران گفت:" Tay, دانشیار مولکولی مهندسی در پریتزکر مدرسه مولکولی و مهندسی (PME) در دانشگاه شیکاگو است. "یک درصد خوبی از آنها در نهایت می میرند که غیر قابل قبول است با توجه به کیفیت بالا و امکانات و پزشکان و درمان های ما در دسترس است. من نوع خشمگین با این وضعیت."

بنابراین صورتش مجموعه ای را به انجام کاری درباره آن. در حال حاضر او و همکارانش جدید را توسعه داده اند بسیار حساس روش است که می تواند تعیین کمیت باکتری های مقاوم به آنتی بیوتیک ژن و ایمنی مولکول سطوح در سپسيس بیماران به مراتب سرعت بیشتری نسبت به زمان پروتکل های.

با استقرار این آزمون در فواصل محققان همچنین دریافتند که آن را مطلق سطح از این که نشانگر اهمیت--آن را تغییر در سطوح. با استفاده از یادگیری ماشین آنها به دقت پیش بینی کرد که در بيماران مبتلا به سپسيس خواهد سرعت بازیابی, بازیابی بعد و یا در نهایت تسلیم شدن به این بیماری است. این اطلاعات می تواند در نهایت کمک به پزشکان در تشخیص و درمان بیماران در یک راه بیشتر شخصی است.

"یافته های ما ارائه یک رویکرد جدید برای تشخیص سپسیس با پتانسیل برای شناسایی علی پاتوژن اولیه" گفت: Gokhan Mutlu استاد پزشکی و رئیس ریوی و مراقبت بحرانی پزشکی در UChicago و همکاری نویسنده این پژوهش است. "این به ما اجازه خواهد داد به استفاده از آنتی بیوتیک مناسب زودتر قبل از فرهنگ نتایج موجود و به حداقل رساندن استفاده از آنتی بیوتیک ها هستند که نیاز به درمان عفونت. با ترکیب پاتوژن و مربوط به میزبان پاسخ داده, ما قادر به پیش بینی نتایج در بيماران مبتلا به سپسيس."

نتایج منتشر شد 25 مه در مجله Nature Communications.

درک چگونه برای درمان سپسیس

به دلیل سپسیس است که اغلب ناشی از عفونت میکروبی بیماری است که معمولا در ابتدا درمان با آنتی بیوتیک. درمان باید به سرعت اتفاق می افتد--هر گونه تاخیر در تجویز صحیح آنتی بیوتیک ها را افزایش می دهد شانس بیمار در حال مرگ است. اما پزشکان اغلب مطمئن نیستند که باکتری ها باعث عفونت و رشد فرهنگ به دقت اشاره کردن باکتری ها می توانند روز.

حتی اگر پزشک می تواند درمان عفونت به طور مستقیم این بیماری می تواند باعث پاسخ ایمنی بدن است برای تبدیل شدن به اغراق شده است. با حمله پاتوژن ها, سیستم ایمنی بدن می تواند از انتشار بیش از حد بسیاری از سیستم ایمنی بدن پروتئین به نام سايتوکاين که می تواند در نهایت پایمال کردن بدن و کشتن بیمار است. داروهای ضد التهابی می تواند کمک به درمان این اما اغلب پزشکان نمی دانم که این "cytokine طوفان" در حال وقوع است تا آن را خیلی دیر است.

"سیستم ایمنی بدن یک گاز و ترمز" Tay گفت. "شما نیاز به گاز برای کشتن پاتوژن اما شما نیاز به ترمز بنابراین شما لازم نیست overshoot التهاب و آسیب به بیمار است. در تمام این زمان بسیار مهم است. ما می خواستم به می دانم که اگر ما می تواند نظارت بر باکتریایی بار و سيتوکين ها در همان زمان و نظارت بر تغییرات خود را برای ارائه بهتر راهنمایی در مورد کسی که باید درمان خاص است."

ایجاد یک بسیار حساس و آزمون

صورتش یک متخصص در یک سلول و تجزیه و تحلیل microfluidics و تیم خود را توسعه دیجیتال واکنش زنجيرهای پليمراز (PCR) آزمون که با استفاده از دیجیتال نزدیکی دادخواهی سنجش برای تعیین سطوح خاصی از ژن ها و پروتئین ها در خون است.

به طور خاص آزمون با استفاده از یک نمونه خون برای تست گرم منفی (GN) و گرم مثبت (GP) DNA باکتریایی است که فراوان در بسیاری از سپتیک بیماران. همچنین این آزمون برای سطوح IL-6 و TNF پروتئین سايتوکاين که سیستم ایمنی بدن منتشر شده برای حمله به عوامل بیماری زا است. علاوه بر این آزمون برای ژن blaTEM که نشانگر مقاومت آنتی بيوتيکی.

آزمون بسیار حساس--قادر به تعیین کمیت تغییرات بسیار کوچک در غلظت این ملکولها و نتایج را فراهم می کند در عرض چند ساعت. صورتش کار کرده با pulmonologists در دانشگاه شیکاگو پزشکی سعی کنید از تست بر روی نمونه از سپتیک بیماران.

محققان در زمان نمونه یک بار در روز به مدت دو روز از 32 بيمار و آزمایش خود را باکتریایی و سطح پروتئین. آنها دریافتند که باکتری سطوح از این بیماران زندگی می کردند که به عنوان کاهش زمان رفت.

اما تقریبا در هر بیمار که درگذشت سطوح IL-6 افزایش در طول زمان خود را در بیمارستان. حتی بیمارانی که کم باکتریایی سطح برای شروع هنوز مرده اگر خود را در سطوح IL-6 افزایش یافته است که نشان می دهد سیستم ایمنی بدن به طور بالقوه overshot و حمله به خود بدن است.

هر چند IL-6 در نظر گرفته شده است عمده نشانگر در سپسیس, قبل, قبلی محققان متوجه نیست که این تغییر در سطوح--و نه سطح خود را--که پیش بینی این نتیجه.

علاوه بر این محققان دریافتند بیماران با ژن است که نشان می دهد مقاومت به آنتی بیوتیک خواهد بود که اطلاعات مفید برای پزشکان درمان آنها.

"سپسيس خود را آشکار متفاوت در هر فرد و در نتیجه داشتن یک آزمون شبیه به این را برای ریختن به نور در آن تنوع می تواند یک روز استفاده شده توسط ارائه دهندگان خدمات است که برای شناسایی بیماران ممکن است پاسخ بهتر به درمان خاصی و یا مداخلات" گفت: Krysta ولف یک ریه و دستیار پروفسور پزشکی در UChicago و همکاری نویسنده این پژوهش است.

با استفاده از الگوریتم های یادگیری ماشین محققان می تواند در نهایت با استفاده از این نشانگرهای زیستی برای پیش بینی که بهبود اولیه بهبود می یابند دیر یا مرگ با نزدیک به 100% دقت.

"همه از ناگهانی ما این روش است که اجازه می دهد تا ما را به واقعا درک این که چگونه این بیماران در حال رفتن به کرایه" Tay گفت. "اگر وجود دارد بیماران که در حال رفتن به انجام این کار به شدت سپس شما می توانید شروع به درمان این بیماران به روش های مختلف شاید با مواد مخدر کمک خواهد کرد که جلوگیری از سیستم ایمنی بدن از جهش پولي."

گسترش این آزمون به بیماری های دیگر

در حال حاضر آزمون اتفاق می افتد در یک آزمایشگاه, اما صورتش و گروه خود را در حال توسعه یک ماشین است که می تواند به سرعت نمونه تست در سایت در Icu. آنها اقدام به یک کارآزمایی بالینی و امید به گسترش این آزمون شامل چند گروه از باکتری ها فراتر از فقط GN و GP سطوح برای کمک به پزشکان در درک بهتر است که آنتی بیوتیک های مورد نیاز به منظور کمک به کاهش مقاومت آنتی بيوتيکی.

این آزمون همچنین می تواند به گسترش عفونت های دیگر که در آن سايتوکاين می تواند رسیدن به بدن از جمله عفونت های ویروسی مانند COVID-19.

"یک تست سریع مانند این است که مورد نیاز در بسیاری از مواقع و واقعا می تواند بازی را تغییر دهید برای درمان سپسیس" Tay گفت. "این یک بیماری است که می تواند کشتن همه بدون در نظر گرفتن وضعیت خود را."

###

دیگر نویسندگان در این مقاله عبارتند از: استاد Bhakti پاتل از دانشگاه شیکاگو پزشکی; تحقیقات دانشمند M. Fatih Abasiyanik; Bharathi Laxman; پزشکان Steven R. White and Philip A. Verhoef; و دانشجویان تحصیلات تکمیلی Hoang ون پهن و جینگ Lin.

استناد: "Ultrasensitive دیجیتال کمی از سايتوکاين ها و باکتری ها پیش بینی سپتیک شوک نتایج." M. Fatih Abasiyanik et. al. ارتباطات طبیعت. DOI: 10.1038/s41467-020-16124-9

بودجه: دانشگاه شیکاگو Duchossois خانواده موسسه NIAID دفتر تحقیقات سلامت زنان مرکز ملی برای پیشبرد ابتدایی علوم