Hlavní strana Autorské články a zajímavosti ze světa biotechnologií Sekvenováním kompletního genomu proti nemocničním...

Sekvenováním kompletního genomu proti nemocničním infekcím

Datum: 29.10.2012

Nemocnice se staly symbolem moci lidské civilizace. Napravujeme v nich rozličná poškození na těle i na duši dnešní doby. Jsou centry boje proti nejrůznějším patogenům. Nějaký čas to takhle fungovalo skvěle, zvláště po vynálezu antibiotik, zázračných zbraní proti bakteriálním infekcím. Pak se ukázalo, že masové nasazování antibiotik spouští mezi patogeny intenzivní přírodní výběr. Právě v nemocnicích se začaly objevovat nové a nesmírně nebezpečné kmeny bakterií, odolnější vůči stále většímu počtu antibiotik. Ze svatostánků medicíny se tak najednou stala první linie zuřivé války, která stojí mnoho životů. Proto se teď v nemocnicích objevují technologie, které vlastně pacienty chrání před nebezpečným nemocničním prostředím.

Když na sklonku jara 2011 v Německu vypukla překvapivě intenzivní epidemie enteroagregativního kmene E. coli, nakazilo se během ní přes 3 tisíce lidí a 50 z nich zemřelo, vědci předpovídali, že v podobných případech nadchází čas pro kompletní sekvenování genomů. Patogeny si bujaře promíchávají svoji genetickou informaci, kdykoliv k tomu mají příležitost. Jejich evoluce běží nesmírně rychle a nás odsouvá do role vyděšených diváků. Se sekvenátory nové generace, které rychle přečtou celé genomy zachycených patogenů, máme alespoň šanci, že se nám povede odhalit nové anebo exotické infekce před tím, než způsobí těžké ztráty. Zdá se, že dokonce bude možné vystopovat i jejich zdroj.

15. června 2011 byla z výzkumného klinického centra NIH v Bethesdě, Maryland, propuštěna 43letá žena po léčbě infekce způsobené kmenem gamaproteobakterie Klebsiella pneumoniae, rezistentním vůči karbapenemům. Přes veškeré nasazení personálu nemocnice a přísná karanténní opatření se za tři týdny objevil další případ. Odkud se ale nová infekce vzala? V podobných zařízeních se pro zjištění viníka obvykle využívá pulzní gelová elektroforéza, protentokrát se ale ukázala být příliš hrubým nástrojem. Pak se do záležitosti vložila Julie Serge z National Human Genome Research Institute, taktéž v Bethesdě a s dalšími vědci se pustila do napínavého čtení genomů podezřelých bakterií.

Ve výzkumném centru se mezitím rozpoutalo drama. Infekce zasáhla 18 lidí s rychlostí zhruba jeden nový případ za týden. 6 pacientů v krátké době zemřelo přímo v důsledku nakažení klebsielou a 5 dalších snadněji podlehlo nemocem, s nimiž byli původně hospitalizováni. Badatelé pečlivě stopovali jednotlivé izolované kmeny patogenů a sledovali, jak spolu vzájemně souvisí. To jim pak pomáhalo pochopit, jak se vlastně vražedné klebsiely šíří. Když Serge a spol. narazili na patogeny s prakticky shodnými genomy, detailně prozkoumali případné styčné body v epidemiologických datech mezi dotyčnými pacienty, které by mohly osvětlit přenos nákazy.

Nakonec se ukázalo, že první pacientka nakazila tři další lidi, což nejprve zůstalo lékařům utajeno. Opatření nemocnice po vypuknutí infekce nebyla dostatečná a počáteční testy patogenů nefungovaly. Zároveň se potvrdilo, že symptomy nákazy mohou u některých pacientů zůstat velice skryté. Mrtvým to už sice život nevrátí, ale celý příběh byl velmi poučný a ve svém důsledku pomůže mnoha budoucím pacientům. Dny pulzní gelové elektroforézy jako nástroje pro odhalování infekcí jsou nejspíš zvolna sečteny. Ale ani sekvenování celých genomů není všemocné. Například jednotlivé generace záludných aktinomycet Mycobacterium tuberculosis, tedy původců tuberkulózy, se liší jenom zcela nepatrně a přečtení genomů nemusí rozdíly zachytit.

Kdy vstoupí čtení kompletních genomů patogenů z probíhajících infekcí do běžných nemocnic? Zatím jen těžko soudit, ale pracuje se na tom. Jednou ze závažných překážek je nutnost rychlé interpretace ohromných objemů dat. Ne každá nemocnice si přitom může vydržovat laboratoř plnou bioinformatiků, i když by to přinejmenším pro bioinformatiky bylo nádherné. Odborníci se teď snaží vyvinout vhodný automatický interpretační nástroj, něco jako online databázi sekvencí mnoha různých patogenů, s jejíž pomocí by bylo možné nejen určit nový patogen, ale také získat všechny dostupné informace o jeho možné nebezpečnosti, hrozících zdravotních komplikacích a také o možnostech léčby. Rozhodně to není lehký úkol a jeho řešením nejspíš bude sofistikovaná databáze obsluhovaná pokročilou umělou inteligencí. Právě její schopnosti pak asi rozhodnou o praktické použitelnosti sekvenování kompletních genomů ve věčné válce proti infekcím.

Autor: RNDr. Stanislav Mihulka PhD.

Líbil se Vám tento článek? Doporučte jej svým známým.