В США нашли способ сокращения времени диагностики сепсиса до нескольких часов

По данным авторов работы, при инфекциях кровотока скорость определения возбудителя имеет критическое значение: специалисту необходимо установить вид бактерий и подобрать эффективную терапию. Стандартный процесс с использованием посева крови может занимать от двух до семи дней. Новая платформа, получившая название Stream, согласно результатам исследования, объединяет ускоренное культивирование и выделение бактерий с последующим анализом отдельных клеток, что позволяет сократить время диагностики.

На первом этапе образец цельной крови смешивают со специальной питательной средой и декстраном. Под воздействием последнего эритроциты агрегируют и оседают, тогда как бактерии остаются в верхнем слое среды, где продолжают размножаться. Образцы из этого слоя отбираются через определенные интервалы времени, что позволяет одновременно ускорить диагностику и сохранить остаточный материал для дополнительного анализа.

Затем для идентификации возбудителя используется метод MB-seqFISH – анализ отдельных бактериальных клеток с помощью молекулярно кодированных зондов, нацеленных на участки 16S рРНК. Технология позволяет определить грамположительную или грамотрицательную природу бактерии, отличить моно- от полимикробной инфекции и установить таксономическую принадлежность вплоть до вида.

Исследователи протестировали систему на панели из 21 бактериального возбудителя инфекций кровотока. Для большинства зондов чувствительность, специфичность и эффективность обнаружения превышали 90%. При проверке на 104 положительных образцах крови из клинической лаборатории Penn State Hershey Medical Center совпадение результатов MB-seqFISH со стандартным лабораторным заключением составило 96,15%, причем случаев ошибочной идентификации возбудителя не зарегистрировали.

На следующем этапе система позволяет провести фенотипическое определение чувствительности бактерий к антибиотикам. Отдельные клетки помещают в гель и анализируют с помощью специальной платформы. По изменениям морфологии, скорости роста и целостности клеточной мембраны исследователи определяют профиль чувствительности и минимальные подавляющие концентрации антибиотиков. В отличие от стандартных методов, такой подход также позволяет оценивать динамику гибели бактерий.

В среднем полный цикл исследования крови занимал около девяти часов, при этом в отдельных случаях результат удавалось получить примерно за семь часов. Авторы считают, что сокращение сроков может ускорить выбор терапии и снизить риск нерационального применения антибиотиков.

До клинического применения платформе предстоит пройти дополнительную валидацию. В частности, предварительная антибиотикотерапия у пациентов может снижать количество жизнеспособных бактерий и влиять на эффективность их выделения. Дополнительные сложности могут возникать при полимикробных инфекциях, поскольку быстрорастущие микроорганизмы способны маскировать присутствие других возбудителей.

Исследователи также отмечают необходимость автоматизации и упрощения отдельных этапов анализа, включая отбор образцов, обработку изображений и интерпретацию результатов. В дальнейшем они планируют интегрировать лабораторную автоматизацию, компьютерное зрение и ИИ, а также провести многоцентровые клинические исследования для оценки работы системы в различных группах пациентов и при более широком спектре возбудителей.

Ранее ученые из Германии обучили ИИ-модель предсказывать развитие сепсиса у пациентов с ожогами сразу при поступлении в реанимацию. Алгоритм, основанный на данных 6 629 пациентов из 11 клиник, выявил осложнение с точностью 91%. ИИ правильно распознает 8 из 10 случаев, когда сепсис действительно развивается, и исключает его у пациентов, которым осложнение не грозит.