用于传染病检测的无细胞DNA

在离心机,例证的血样
离心机中的血液样本,插图。

近年来,我们已经看到了分析游离DNA在诊断和跟踪癌症进展方面的威力。然而,利用这种技术作为传染病的诊断工具需要科学家克服许多障碍。例如,诊断传染病的一个常见问题是,体内存在潜在病原体并不一定意味着病人生病了。这种情况在治疗器官移植受者时尤其具有挑战性,因为受者经常要与感染以及与免疫抑制相关的并发症作斗争。

现在,康奈尔大学研究人员的一项新研究描述了一种鉴定人体病毒和细菌的技术,并通过使用DNA的死亡片段来量化因子,称为无细胞DNA的损伤,在整个血液和尿液中漫游。新研究的调查结果最近发表在PNA.通过题为标题的文章“一种融合了宿主对感染的损伤反应的细胞游离DNA宏基因组测序方法。”得到的测试简单,快速,低成本,足以识别成千上万的细菌和病毒。

“这真的是通过与对美国传染病诊断中这种常见问题的临床学家合作来说,”高级学习调查员Iwijn de Vlaminck,康奈尔省生物医学工程学教授博士解释道。“所以,我们开发了一个同时向我们提供广泛病原体的分析,但同时也会告诉我们不同宿主组织的伤害。合并的信息使我们能够更明确地说一个人是否正在处理疾病。“

在目前的研究中,研究人员使用高通量DNA测序来鉴定临床样品中存在的任何微生物,并通过亚硫酸硫酸氢盐测序将它们与宿主DNA区分开来,其中用盐处理无细胞DNA以显示甲基化的方法分数。这些标志有助于研究人员追查无细胞的DNA的原产地,并测量不同宿主组织的损伤程度。

“在这一领域,试图诊断传染病的医生和运行微生物实验室的人对使用基因组医学方法进行诊断越来越兴奋,”De Vlaminck说。“但在评估这种生物体是否真的会导致疾病方面仍有很大的差距。这是一个非常关键的问题,因为有些生物只是共生生物,它们和宿主生活在一起。我们的肠道里充满了微生物,但这些微生物可能不是你患病的原因。在某种程度上你被感染了你会被殖民,但这只是正常生物学的一部分。”

令人惊讶的是,这项测试是如此普遍,以至于几乎任何有DNA基因组的生物都可以被识别出来。

“传染病是世界范围内疾病负担的主要原因,”康奈尔大学博士研究生、首席研究员Alex Cheng指出。“它们几乎影响到每一个人,而且它们不是很容易理解。所以,有一项能够潜在地帮助这么多、范围这么广的人的测试是令人兴奋的。”

该研究的共同作者、康奈尔大学肾病、高血压和移植医学主任Manikkam Suthanthiran医学博士补充说:“由于移植受者需要终生接受药物治疗来保护他们移植的器官,因此有发生感染相关并发症的风险。一种精确的测试,不仅能告知感染因子的存在,还能告知组织损伤的存在与否,这是实现个性化治疗和使器官移植更安全的重要一步。”

有趣的是,测试特别有助于诊断由于BK多瘤(BKV)感染引起的损伤。虽然25-30%的肾移植受者在血液或尿液中具有病毒,但在病毒中只有5%的经历肾病或肾脏疾病。

“在这次调查中,我们能够证明,与单独的BKV复制的人和没有BKV复制的人相比,肾脏特异性尿液细胞的DNA在具有BKV肾病的个体中,表明该测定的作用是监测的作用肾脏损害面对活跃的病毒复制和感染,“Coi-Educe Shinureator Darshana Dadhania,MD,MD,Weill Cornell Medical和Newyork-Presbyterian / Weill Cornell Medical Center的肾脏学家副教授说。“这尤为重要,因为没有针对活性BKV复制的特异性治疗。”

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