Vaikams, kuriems atliekama kaulų čiulpų transplantacija, net lengvos kvėpavimo takų infekcijos gali būti mirtinos. Dabar San Francisko UC (UCSF) ir Chan Zuckerberg Biohub San Francisco (CZ Biohub SF) mokslininkai ir tarptautinė tyrimų grupė atrado ryšius tarp tam tikrų mikrobų bendruomenių ir santykinės šių pacientų mirtingumo rizikos.
Jie naudojo sudėtingą metodą, kuris greitai ir visapusiškai nustato visus potencialiai patogeninius organizmus, esančius plaučiuose. Naujasis tyrimas, paskelbtas 2024 m. gegužės 23 d Gamtos medicinanurodo kelią į tikslesnę diagnostiką, o galiausiai ir gydymą, siekiant pagerinti vaikų išgyvenamumą po transplantacijos.
Tyrimų grupė, kurią sudarė dešimtys tyrėjų iš JAV, Kanados ir Australijos ligoninių, įtraukė plačią vaikų grupę ir naudojo metodą, vadinamą metagenominiu naujos kartos sekvenavimu (mNGS), kad analizuotų iš plaučių surinktą skystį.
Nustačius santykinį įvairių mikrobų, esančių kiekviename iš šių mėginių, gausą, tyrėjai suskirstė pacientus į keturias skirtingas „grupes“, kurios leido jiems numatyti, kurie vaikai labiausiai linkę į mirtiną plaučių sužalojimą. Jie nustatė, kad, palyginti su kitomis grupėmis, vaikai, kuriems buvo blogiausi rezultatai, apskritai turėjo žymiai mažiau mikrobų rūšių, tačiau žymi Staphylococcus bakterijų ir virusų populiacija.
„Mes paėmėme mėginius iš 229 vaikų, kuriems buvo persodinti kaulų čiulpai iš 32 ligoninių“, – sakė pirmasis autorius Mattas Zinteris, UCSF pediatrijos docentas. „Mūsų rezultatai, kuriuos patvirtinome visiškai atskiroje grupėje, rodo, kad plaučių mikroaplinka yra nuspėjama arba prognozuojama mirtingumo rizikai. Mūsų pagrindinis tikslas yra išsiaiškinti, kaip modifikuoti plaučių biologiją mūsų pacientų labui.”
Netikėti priešai
Kaulų čiulpų transplantacija, dar žinoma kaip hematopoetinių ląstelių transplantacija (HCT), yra gyvybę gelbstintis gydymas vaikams, kovojantiems su leukemija, kaulų čiulpų nepakankamumu ir genetiniais sutrikimais, tokiais kaip įgimtas imunodeficitas ir pjautuvinių ląstelių liga, tačiau ši procedūra yra alinanti. Tai apima didelių chemoterapijos dozių skyrimą, siekiant sunaikinti sergančias kaulų čiulpų ląsteles, kurios slopina imuninę sistemą, bet palengvina sveikų kamieninių ląstelių, kurios vėliau persodinamos pacientams, augimą.
Dėl šio imuniteto slopinimo pacientai tampa ypač pažeidžiami virusų, bakterijų ir kitų patogenų, patenkančių į organizmą kritinės imuninės sistemos „perkrovimo“ fazės metu.
„Mes matome šiuos pacientus intensyviosios terapijos skyriuje ir jie yra vieni iš labiausiai sergančių pacientų, kurie gydomi vaikų ligoninėje“, – sakė Zinter, vaikų kritinės priežiūros specialistas ir UCSF Benioff vaikų ligoninių Vaikų imunodeficito kritinės priežiūros programos direktorius. Zinter atlieka tyrimus CZ Biohub SF prezidento Josepho DeRisi, UCSF biochemijos ir biofizikos profesoriaus, laboratorijoje.
Plaučių infekcijos yra ypač dažnos šioje grupėje, ja serga net 40 % vaikų HCT pacientų. Kai vaikams, patyrusiems su infekcija susijusių plaučių traumų, reikia dėti ventiliatorius, mirštamumas artėja prie 50%.
„Tačiau į plaučius įsiveržus šimtams galimų patogenų tipų, kaip gydytojai, užsisakantys tradicinius tyrimus, žino, kad tiria tinkamus? sakė DeRisi, vyresnysis tyrimo autorius. „Metagenominės sekos nustatymo technologija, kurią naudojome šiame tyrime, yra nešališka ir be hipotezių – jūs neatspėsite, kokių organizmų yra mėginyje.
Kaip alternatyva tradiciniams diagnostikos metodams, nukreiptiems į specifinius organizmus, tokius kaip kultivavimas, DeRisi, Zinter ir kolegos iš Vaikų transplantacijos ir ląstelių terapijos konsorciumo kreipėsi į mNGS. Pirmiausia tyrėjai paėmė skystį iš tyrimo dalyvių plaučių ir kiekviename mėginyje nustatė bendrą RNR, kad nustatytų visus esamus mikroorganizmus, neatsižvelgiant į tai, ar jie yra patogeniški.
Kai mokslininkai įkėlė šiuos sekos duomenis į Chan Zuckerberg ID, nemokamą debesų pagrindu veikiančią metagenominę platformą, jie nustebo sužinoję, kad jame yra keletas mikroorganizmų, išskyrus bakterijas ir virusus, įskaitant Toxoplasma gondii, parazitą, randamą kačių išmatose; Acanthamoeba, ameba, randama dirvožemyje; ir grybai Cryptococcus ir Pneumocystis.
„HCT sergančių pacientų plaučių infekcijos yra sudėtingos – jas gali sukelti įprasti mikrobai, bet taip pat labai reti ir nedažni mikrobai“, – sakė Zinter. „Mes radome organizmų, apie kuriuos šiuos pacientus gydantys gydytojai tikriausiai net nežino, nes šiuo metu nėra jiems tinkamo klinikinio tyrimo.
Saldi vieta
Remdamiesi pacientų plaučių mikrobiomų sudėtimi, tyrėjai suskirstė dalyvius į keturias grupes ir nustatė kiekvienos grupės klinikinius rezultatus. Pacientai, priklausantys klasteriui, susietam su didžiausiu mirtingumu, kurių plaučiuose buvo uždegimas ir ląstelių pažeidimai, jų plaučių mikrobiomoje labai sumažėjo mikrobų rūšių, tačiau buvo pastebimos stafilokokų ir virusų populiacijos.
„Egzistuoja subtili pusiausvyra tarp mikrobiomo, kuris pražysta toks didelis, kad tai rodo infekciją, arba susitraukimas tiek, kad jis išsenka ir jo nėra“, – sakė Zinter. „Tai kaip auksaplaukės analogija – atrodo, kad aukso spalvos vidurys yra teisingas.”
Trumpai tariant, Zinter sakė, kad kuo nenormalesnė imuninė aplinka plaučiuose, tuo nenormalesni plaučių mikrobiomai, atskleisti tyrimo metu, ir tuo didesnis infekcijų dažnis.
Tyrėjai taip pat nustatė stiprų ryšį tarp gydymo antibiotikais ir bakterijų išsekimo, kartu su praturtintomis virusų ir grybelių bendruomenėmis. Kadangi sergantys pacientai linkę gauti daugiau antibiotikų, mikrobų mirtingumo priežastis nėra paprasta, sakė jie.
„Metagenomika yra realus būdas pagerinti vaikų rezultatus po HCT“, – sakė DeRisi. „Ji siūlo daug informacijos realiuoju laiku apie tai, kas vyksta šiems pacientams, todėl jų gydytojai gali priimti gyvybę gelbstinčius sprendimus“.
Pateikė Chan Zuckerberg Biohub