Будущее диагностики инфекционных заболеваний: взгляд на метагеномное секвенирование нового поколения (mNGS)

Лабораторный анализ – это окно в мир микроорганизмов, позволяющее увидеть то, что скрыто от глаз.

Роберт Кох

 

Инфекционные заболевания остаются серьезной угрозой здоровью населения всего мира. С усилением проблемы устойчивости к антибактериальным препаратам эффективность борьбы с патогенными микроорганизмами становится все более ограниченной. По прогнозам экспертов, к 2050 г. бактериальные инфекции могут уносить жизни почти 10 млн человек ежегодно. В 2019 г. устойчивые к антибиотикам бактерии стали причиной 1,27 млн смертельных случаев, подчеркивая необходимость оперативного реагирования на эту проблему [1].

В условиях современной реальности, когда традиционные методы диагностики часто оказываются неэффективными, инновационные технологии, такие как метагеномное секвенирование нового поколения (mNGS), расширяют горизонт в борьбе с патогенными микроорганизмами [2].

Значение быстрой диагностики

Проблема запоздалого выявления патогенов становится особенно критичной при тяжелых инфекциях, когда значимость раннего обнаружения невозможно переоценить. Для пациентов с ослабленной иммунной системой, у которых спектр потенциальных возбудителей значительно шире, эта потребность становится еще актуальнее. Эмпирическое применение противомикробных препаратов зачастую оказывается недостаточным, что ведет к увеличению заболеваемости и смертности.

Во всем мире существует острая необходимость в быстрых диагностических тестах для своевременного начала лечения инфекционных заболеваний. Исследования показывают, что риск летального исхода удваивается, если эффективное лечение антибиотиками не начинается в первые 24 ч после выявления инфекции. Однако лишь около 1/2 назначенных антибиотиков оказываются правильными, что подчеркивает важность точной и оперативной диагностики [1].

Что такое mNGS?

mNGS представляет собой передовой подход к диагностике инфекционных заболеваний, который позволяет одновременно выявить практически все известные патогены в одном биологическом образце. Эта технология использует уникальный метод быстрого секвенирования нуклеиновых кислот и дает возможность не только обнаруживать патогены, но и анализировать их генетические особенности, такие как устойчивость к антибиотикам. Данный подход особенно важен в случаях редких или смешанных инфекций, для диагностики которых отсутствуют специфичные тесты [2].

Преимущества технологии

Основное преимущество технологии mNGS заключается в ее универсальности и быстроте. Технология позволяет оперативно проводить анализы, что крайне важно, когда речь идет о пациентах с острым инфекционным процессом. mNGS не требует предварительных гипотез относительно предполагаемых возбудителей и способен обнаружить широкий спектр микроорганизмов, включая бактерии, вирусы, грибы и простейшие. Благодаря высокой скорости получения результатов (в пределах 48 ч) этот метод значительно превосходит традиционные подходы, занимающие от 2 до 7 дней [2].

mNGS также является эффективным инструментом для определения устойчивости к противомикробным препаратам. Этот метод исключает необходимость проведения специализированных анализов и предоставляет подробные сведения о генетических механизмах резистентности. Комбинирование данных полногеномного секвенирования и тестирования чувствительности к противомикробным препаратам с применением методов машинного обучения открывает новые перспективы. Эти инструменты позволяют точнее прогнозировать устойчивость к противомикробным средствам у ключевых патогенов, что может существенно повысить качество клинических решений и оптимизировать использование антибиотиков [1].

Проблемы и ограничения mNGS

Несмотря на все преимущества, mNGS имеет ряд ограничений. Одна из главных проблем – недостаточная чувствительность и сложность в интерпретации полученных данных. Технология не отличает жизнеспособные патогены от мертвых, что может усложнить диагностику. Выявление внутриклеточных микроорганизмов и некоторых видов грибов также может представлять трудности без применения дополнительных методов обработки [2].

Кроме того, высокая стоимость оборудования, отсутствие стандартизованных процедур для предотвращения загрязнений образцов и необходимость многоступенчатой интерпретации результатов создают дополнительные препятствия для широкого внедрения этой технологии в клиническую практику [2].

Тем не менее mNGS, безусловно, является значительным шагом вперед в области молекулярной диагностики инфекционных заболеваний. Несмотря на существующие недостатки, его способность идентифицировать широкий спектр патогенов за короткое время делает его ценным инструментом в арсенале инфекционистов и микробиологов. В будущем благодаря дальнейшим исследованиям и развитию технологий mNGS может занять важное место среди стандартных диагностических процедур и значительно улучшить результаты лечения пациентов с инфекционными заболеваниями.

Литература

1. Ardila CM, Yadalam PK, González-Arroyave D. Integrating whole genome sequencing and machine learning for predicting antimicrobial resistance in critical pathogens: a systematic review of antimicrobial susceptibility tests. Peer J 2024; 12: e18213. DOI: 10.7717/peerj.18213. PMID: 39399439; PMCID: PMC11470768.

2. Zhao Y, Zhang W, Zhang X. Application of metagenomic next-generation sequencing in the diagnosis of infectious diseases. Front Cell Infect Microbiol 2024; 14: 1458316. DOI: 10.3389/fcimb.2024.1458316. PMID: 39619659; PMCID: PMC11604630.