Sepsis Tedavisinde Yeni Bir Çağ: Nanopore

Massive Bioinformatics

11/05/2024

Dünya Sağlık Örgütü onaylı çalışmalara göre, sepsis yılda 11 milyon insanın, özellikle beş yaş altı çocukların, hayatını kaybetmesine yol açıyor ve daha fazlasını engelli bırakıyor. 2020’de yayınlanan verilere göre, sepsis’e bağlı ölümler Dünya’daki toplam yıllık ölümlerin %20’sini oluşturuyor1. Bu yüksek orana rağmen, toplumun büyük bir çoğunluğu bu tehlikeli hastalıktan haberdar değil.

Sepsis Nedir?

Sepsis, diğer adıyla kan zehirlenmesi, vücudun bir enfeksiyonla mücadele etmeye çalışırken kendi dokularına zarar verdiği, ciddi vakalarda ölümcül olabilen bir durumdur.  Bakteriyel enfeksiyonlarda bağışıklık sistemi devreye girerek enfeksiyonla mücadele etmeye çalışır. Ama bazı durumlarda bunu yaparken aşırı tepki verip bireyin doku ve organ fonksiyonlarını bozmaya başlar.

İleri safalarda hasta septik şoka girebilir. Septik şok, hastanın tansiyonunu yüksek oranda düşürerek hayati organlarına ciddi zarar verebilir ve bazı vakalarda hastanın ölümüne yol açabilir.

Yoğun bakımda yatan bir sepsis hastasının yaşama şansı geçen her saatte %7.6 oranında düşüş gösterir 2. Hastanın iyileşmesi için en yakın zamanda doğru antibiyotikle tedaviye başlanması büyük önem arz eder.

Sepsiste Antimikrobiyel Direnç (AMR) Nedir?

Antimikrobiyal direnç, patojenlerin belli antibiyotik gruplarına direnç geliştirdiği durumdur. Kullanılan antibiyotik patojene etki etmez ve hastaya etkin tedavi uygulanamaz. AMR görülen hastalara AMR testi yapılır ve hastanın hangi antibiyotiklere direnci olup olmadığı saptanarak etkili antibiyotik tedavisi uygulanır.

Sepsis kan kültürü.

AMR testinin gerçekleştirildiği en yaygın yöntem, kan kültürüdür. Bu yöntemde, hastadan alınan kan örneği, agarlara ekilerek inkübasyona bırakılır. Sonra disk difüzyon yöntemiyle hastadaki patojenlerin hangi antibiyotiklere direnci olmadığı saptanır. Sonuçların çıkması, ortalama 24-96 saat arası sürer.

İstatiksel olarak, sepsise bağlı ölümler hastalar yoğun bakıma alındıktan sonraki ilk üç gün içinde gerçekleşiyor3. Sonuçların çıkması için gereken bu süre, zamanla yarışan sepsis hastaları için çok fazladır.

Geleneksel yöntemlerin yerine Nanopore dizileme teknolojisi bu uzun sonuç süresini 7-9 saate kadar indirebilir ve sepsis hastalarında AMR testlerinin hassasiyetini ve hızını arttırarak erken tedaviyle hayat kurtarabilir.

Oxford Nanopore Nedir?

Oxford Nanopore Teknolojileri, hızlı, erişilebilir ve kullanımı kolay yeni nesil bir DNA/RNA dizileme teknolojisi sunmaktadır. Sağladığı zengin verilerle, günümüzde yürütülen biyolojik analizlerde yeni bir dönem başlatarak, hastalara daha hızlı, doğru ve kişiselleştirilmiş sonuçlar vermeyi amaçlar.

Nanopore dizileme sepsis.

Nanopore dizileme cihazlarına flow cell’ler ile örnek yüklenir.  Her flow cell’de, motor proteinler ve nanopore’lar bulunur. Yüklenen örnekteki DNA iplikleri motor proteinler tarafından nanopore’lara getirilir ve elektrik akımı verilerek nanopore’ların içinden geçirilir. İplikler porlardan geçerken akımda oluşan değişiklik, sekansta hangi bazların bulunduğunu gösterir, böylece basecalling yöntemiyle dizileme gerçekleştirilir.

Sepsiste Zamana Karşı Yarışta Nanopore Çözümü

Sepsiste hastanın iyileşmesi için antibiyotik tedavisine olabildiğince erken başlanması kritiktir, bu nedenle AMR test sonuçlarının hastanın bulunduğu kuruma olabildiğince hızlı gitmesi gerekmektedir. Kültür gibi geleneksel yöntemler istatiksel olarak bu konuda yetersizliğini kanıtlamıştır.

Nanopore ile uzun bekleme süresi olmadan, geleneksel yöntemlere kıyasla daha kapsamlı sonuçlar alınabilir; patojenlerin direnç profillerine göre antibiyotik tedavisine daha hızlı ve etkili bir şekilde başlanabilir.

Nanopore ile AMR’de:

  • Hastadan alınan örnek, DNA izolasyonu ve ligasyon kimyasıyla ∼2 saatte kütüphane hazırlığından sonra kültürde minimum 24 saat süren inkübasyona gerek duyulmadan flow cell’e koyularak GridION (veya diğer dizileme platform dizileme cihazına yüklenir.
  • Tüm genom dizileme ile patojenler gerçek zamanlı olarak sınıflandırılır, antibiyotik direnci genleri saptanır ve sadece birkaç saatte sonuçlar çıkarılabilir.

Kısa sürede sağladığı zengin, güvenilir veriler ve alışılması kolay ara yüzüyle, Nanopore yeni nesil dizilemenin en kullanıcı dostu ve çığır açan teknolojilerinden biri. 

Dünya çapında Nanopore’un patojen ve AMR testi etkinliğine hem literatürde 4 hem de klinik uygulamalarda 5 giderek daha fazla yer verilmektedir. 

Nanopore, tüm genom dizilemeyle yüksek miktarda biyolojik veriyi işleyebilme ve sınıflandırabilme kabiliyeti sayesinde, sepsiste kısa sürede doğru antibiyotik tedavisinin uygulanmasını sağlayarak bir sürü hayat kurtarabilir.


Kaynaklar:

  1. WHO. (2024, May 3). Sepsis. Retrieved from World Health Organization: https://www.who.int/news-room/fact-sheets/detail/sepsis ↩︎
  2. Sarebanha Melodie, A.-R. S. (2024). IMPROVING OUTCOMES IN SEPSIS. Critical Care Medicine, 1260.  ↩︎
  3. Rob G. H. Driessena, N. F. (2020). Early ICU-mortality in sepsis – causes, influencing factors and variability in clinical judgment: a retrospective cohort study. Infectious Diseases, 61-68.  ↩︎
  4. Jawad Ali, W. J. (2024). Short turnaround time of seven to nine hours from sample collection until informed decision for sepsis treatment using nanopore sequencing. Scientific Reports, 14.  ↩︎
  5. Oxford Nanopore. (2023, November 14). Oxford Nanopore and Day Zero Diagnostics Partner to Develop a New Class of Bloodstream Infection Diagnostics . Retrieved from Oxford Nanopore Technologies: https://nanoporetech.com/news/news-oxford-nanopore-and-day-zero-diagnostics-partner-develop-new-class-bloodstream ↩︎