Za decu koja su podvrgnuta transplantaciji koštane srži, čak i blage respiratorne infekcije mogu postati smrtonosne. Sada su naučnici sa UC San Francisco (UCSF) i Chan Zuckerberg Biohub San Francisco (CZ Biohub SF) i međunarodni istraživački tim otkrili veze između određenih mikrobnih zajednica i relativnog rizika od smrtnosti kod ovih pacijenata.
Koristili su sofisticiranu metodu koja brzo i sveobuhvatno identifikuje sve potencijalno patogene organizme prisutne u plućima. Nova studija, objavljena 23. maja 2024, u Nature Medicine, ukazuje na put ka preciznijoj dijagnostici, a na kraju i terapiji, kako bi se poboljšale stope preživljavanja dece nakon transplantacije.
Istraživački tim, koji je uključivao desetine istraživača iz bolnica u SAD, Kanadi i Australiji, upisao je široku grupu pedijatrijskih pacijenata i koristio tehniku nazvanu metagenomsko sekvenciranje sledeće generacije (mNGS) za analizu tečnosti prikupljene iz pluća.
Nakon što su utvrdili relativnu količinu različitih mikroba prisutnih u svakom od ovih uzoraka, istraživači su kategorisali pacijente u četiri različita „klastera“ što im je omogućilo da predvide koja su deca najpodložnija fatalnim povredama pluća. Otkrili su da su, u poređenju sa drugim klasterima, deca sa najgorim ishodima ukupno imala značajno manje mikrobnih vrsta, ali su obeležene populacije bakterija i virusa Staphilococcus.
„Uzeli smo uzorke od 229 pedijatrijskih pacijenata sa transplantacijom koštane srži u 32 bolnice“, rekao je prvi autor Matt Zinter, docent pedijatrije na UCSF. „Naši rezultati, koje smo potvrdili u potpuno odvojenoj kohorti, ukazuju na to da je mikrookruženje pluća prediktivno ili prognostičko za rizik od smrtnosti. Naš krajnji cilj je da otkrijemo kako da moduliramo plućnu biologiju u korist naših pacijenata.“
Transplantacija koštane srži, poznata i kao transplantacija hematopoetskih ćelija (HCT), je spasonosni tretman za decu koja se bore sa leukemijom, zatajenjem koštane srži i genetskim poremećajima kao što su urođene imunodeficijencije i bolest srpastih ćelija, ali je procedura naporna. To uključuje davanje visokih doza hemoterapije za ubijanje obolelih ćelija u koštanoj srži, što potiskuje imuni sistem, ali olakšava rast zdravih matičnih ćelija koje se kasnije transplantiraju u pacijente.
Ova supresija imuniteta čini pacijente izuzetno ranjivim na viruse, bakterije i druge patogene koji ulaze u telo tokom kritične faze „ponovnog pokretanja“ imunog sistema.
„Vidimo ove pacijente na intenzivnoj nezi i oni su među najbolesnijim pacijentima koji se viđaju u dečjoj bolnici“, rekao je Zinter, specijalista pedijatrijske kritične nege i programski direktor za pedijatrijsku imunokompromitovanu kritičnu negu u dečijim bolnicama UCSF Benioff. Zinter sprovodi istraživanja u laboratoriji predsednika CZ Biohub SF Džozefa DeRisija, profesora biohemije i biofizike na UCSF.
Infekcije pluća su posebno česte u ovoj grupi, koje pogađaju čak 40% pedijatrijskih pacijenata sa HCT. Kada se deca sa povredama pluća povezanim sa infekcijom moraju staviti na respiratore, stopa smrtnosti se približava 50%.
„Ali sa stotinama potencijalnih tipova patogena koji napadaju pluća, kako lekari koji naručuju tradicionalne testove znaju da testiraju prave?“ rekao je DeRisi, viši autor studije. „Tehnologija metagenomskog sekvenciranja koju smo koristili u ovoj studiji je nepristrasna i bez hipoteza – ne pogađate koji su organizmi prisutni u uzorku.“
Kao alternativu tradicionalnim dijagnostičkim metodama koje ciljaju na specifične organizme, kao što je kultivisanje, DeRisi, Zinter i kolege u Konzorcijumu za pedijatrijsku transplantaciju i ćelijsku terapiju okrenuli su se mNGS-u. Istraživači su prvo dobili tečnost iz pluća učesnika studije i sekvencirali ukupnu RNK u svakom uzorku kako bi otkrili sve vrste prisutnih mikroorganizama, bez obzira na to da li je poznato da su patogeni.
Kada su istraživači otpremili ove podatke o sekvenciranju na Chan Zuckerberg ID, besplatnu metagenomsku platformu zasnovanu na oblaku, bili su iznenađeni kada su otkrili da je prisutno nekoliko mikroorganizama osim bakterija i virusa, uključujući Tokoplasma gondii, parazit koji se nalazi u mačjem izmetu; Acanthamoeba, ameba koja se nalazi u zemljištu; i gljive Criptococcus i Pneumocistis.
„Pućne infekcije kod pacijenata sa HCT su složene – mogu postojati uobičajeni mikrobi koji ih uzrokuju, ali i veoma retki i neuobičajeni mikrobi“, rekao je Zinter. „Pronašli smo organizme kojih lekari koji leče ove pacijente verovatno nisu ni svesni jer trenutno za njih ne postoji dobar klinički test.
Na osnovu sastava mikrobioma pluća pacijenata, istraživači su klasifikovali učesnike u četiri klastera i odredili kliničke ishode za svaku grupu. Pacijenti u grupi koja je povezana sa najvećom smrtnošću, čija su pluća pokazala upalu i ćelijska oštećenja, pokazali su značajno sveukupno iscrpljivanje mikrobnih vrsta u mikrobiomu pluća, ali je bilo upadljivih populacija stafilokoka i virusa.
„Postoji delikatna ravnoteža između cvetanja mikrobioma toliko velikog da predstavlja infekciju, ili kontrakcije do te mere da je iscrpljen i nepostojeći“, rekao je Zinter. „To je kao analogija Zlatokose — čini se da je sredina tačna.“
Ukratko, rekao je Zinter, što je imunološko okruženje u plućima abnormalnije, to su više abnormalni mikrobiomi pluća otkriveni u studiji i veća je stopa infekcija.
Istraživači su takođe otkrili snažnu vezu između tretmana antibiotikom i iscrpljivanja bakterija, praćenog obogaćenim zajednicama virusa i gljivica. Pošto bolesniji pacijenti imaju tendenciju da primaju više antibiotika, razotkrivanje mikrobnih uzroka smrtnosti nije jednostavno, rekli su.
„Metagenomika je realan način napredovanja za poboljšanje ishoda za decu nakon HCT“, rekao je DeRisi, „Ona nudi mnoštvo informacija u realnom vremenu o tome šta se dešava kod ovih pacijenata, tako da njihovi lekari mogu da donesu odluke koje će spasiti živote“.
