Pour s'assurer que les patients atteints de sepsis reçoivent les antibiotiques appropriés le plus rapidement possible, Les chercheurs de Fraunhofer IGB ont développé une procédure de diagnostic qui utilise le séquençage à haut débit d'échantillons de sang et fournit des résultats beaucoup plus rapidement que les techniques conventionnelles basées sur la culture. Grâce aux dernières techniques de séquençage monomoléculaire, ce processus a maintenant été encore amélioré afin que les agents pathogènes puissent être identifiés en quelques heures seulement. La méthodologie de base est actuellement testée dans une étude multicentrique avec plusieurs centaines de patients.

La septicémie, également connue sous le nom d'"empoisonnement du sang", est une maladie mortelle causée par la prolifération incontrôlée d'agents pathogènes - bactéries, virus ou parasites — dans le sang. Rien qu'en Allemagne, le sepsis est responsable d'environ 60, 000 décès par an, et cette tendance est à la hausse. La thérapie est d'autant plus efficace que le diagnostic peut être posé rapidement et le type d'agent pathogène identifié :une intervention rapide avec des antibiotiques adéquats augmente significativement le taux de survie.

Il est encore pratique courante dans de nombreux hôpitaux de détecter les agents pathogènes du sepsis à l'aide de méthodes microbiologiques. Les agents pathogènes sont cultivés à partir d'échantillons de sang de patients en laboratoire et identifiés par la suite. Les limites de cette approche sont un long délai d'exécution de deux à cinq jours ainsi qu'un faible taux de détection. En général, il ne donne un résultat positif que dans 10 à 30 % des cas, qui représente la base pour le médecin traitant dans la prise de décision sur le traitement. En outre, certains agents pathogènes ne peuvent pas être cultivés du tout ou seulement dans des conditions spéciales, de sorte que le résultat est négatif même si une infection est effectivement présente, avec des conséquences fatales pour les patients.

Plateforme hautes performances pour une détection rapide et fiable des agents pathogènes

Des chercheurs de l'Institut Fraunhofer d'ingénierie interfaciale et de biotechnologie IGB ont établi il y a quelque temps une procédure de diagnostic alternative qui permet de détecter les agents pathogènes de toutes sortes beaucoup plus rapidement et de manière plus fiable. Il utilise le séquençage de nouvelle génération (NGS) d'ADN microbien circulant sans cellules (cfDNA) à partir d'échantillons sanguins de patients et a un taux de détection cinq à six fois supérieur à celui des techniques basées sur la culture.

Dans un processus en trois étapes consistant en la préparation de l'échantillon, le séquençage et l'évaluation bioinformatique avec des algorithmes de diagnostic spécialement développés, bactéries pertinentes, les virus ou les champignons peuvent être clairement identifiés dans les 24 à 30 heures suivant le prélèvement sanguin sans aucune longue procédure de culture. En tant qu'approche basée sur une plate-forme, la méthode n'est pas seulement adaptée au diagnostic du sepsis, mais potentiellement aussi pour d'autres maladies telles que l'endocardite ou le LCR, c'est-à-dire les infections du liquide céphalo-rachidien. En outre, non seulement la nature biologique de l'agent pathogène, mais aussi sa résistance aux antibiotiques peut être déterminée, qui pourraient être envisagées pour une thérapie optimale.

La validation clinique de la plateforme de diagnostic du sepsis est actuellement en cours dans une étude multicentrique :« Nous testons maintenant notre procédure à grande échelle en clinique, " rapporte le Dr Kai Sohn, responsable du domaine d'innovation "Diagnostics in vitro" chez Fraunhofer IGB, sur l'état des travaux de recherche. « Cela concerne 500 patients dans 20 cliniques ; pratiquement toutes les grandes cliniques universitaires allemandes sont impliquées. Remarquablement, cette étude est bien au-delà du calendrier et nous gagnons ainsi une grande avance. » Le projet est soutenu par la Fondation Dietmar Hopp.

Diagnostic plus rapide et plus économique

Les technologies de séquençage continueront à se développer afin que les résultats puissent être livrés encore plus rapidement et à moindre coût :en utilisant l'une des dernières technologies de séquençage de 3e génération, l'ADN microbien peut être examiné en temps réel lors du séquençage, réduire l'identification des agents pathogènes à seulement six à huit heures, selon la gravité de l'infection du patient. Cela a été rendu possible par le séquençage nanopore de molécules d'ADN individuelles. "Avec le séquençage des nanopores, nous obtenons des résultats chaque minute, " explique Sohn. " Nous attendons maintenant la preuve de concept pour connaître le délai d'exécution le plus court possible. Mais il semble possible que nous soyons en mesure de détecter systématiquement les agents pathogènes en moins de six heures après un prélèvement sanguin à l'avenir. »

L'identification univoque des agents pathogènes est rendue possible par des calculs mathématiques basés sur les informations de séquence provenant de l'échantillon de patient :à cet effet, les chercheurs de Fraunhofer ont développé un score de pertinence - le score Sepsis Indicating Quantifier (SIQ) - qui compare de manière bioinformatique les données des personnes infectées avec des groupes témoins sains, puis les évalue. "Dans ce but, nous avons généré à l'avance des valeurs attendues pour des centaines d'agents pathogènes différents, " rapporte Sohn. " Sur cette base, nous pouvons maintenant fournir des résultats sous une forme similaire, comme tout le monde le sait grâce à la formule sanguine de leur médecin de famille. Nos algorithmes soutiennent ainsi des décisions thérapeutiques rapides et adéquates. Et cela pourrait également avoir le potentiel d'être effectué comme un test au point de service directement dans l'unité de soins intensifs à l'avenir. »