正在接受癌症等疾病治疗的患者常常面临免疫系统受损的额外挑战,这可能会对他们的病情和用于治疗疾病的药物造成损害,使他们容易受到各种机会性感染。其中许多感染不仅危及生命,而且是由极难分离和识别的稀有生物引起的。然而,越早确定感染,治疗就越快、越有效。宾夕法尼亚大学医学院的一组研究人员开发了一种名为 PathoChip 的新型研究技术,可以快速识别难以捉摸的微生物,最近首次成功识别了患者样本中的病原体,证明了该技术可用于识别病原体的原理证明在人类疾病中。
在《癌症生物学与治疗》最近发表的一项研究中,由佩雷尔曼医学院耳鼻喉科研究副主席 Erle Robertson 博士和癌症教授 James Alwine 博士领导的宾夕法尼亚大学同事小组生物学和病理学和实验医学教授 Michael Feldman 医学博士使用了 PathoChip 微阵列的一个版本,其中包含 60,000 个针对所有已知病毒以及多种细菌、原生动物、真菌和寄生虫(一种寄生虫)的探针。蠕虫,以识别患者样本中的病原体。他们分析了一名患有复发性急性髓性白血病(AML)的中年男性的保存组织样本,该男性在化疗后出现了未知的真菌感染。
“我们已经进行了许多测试,看看我们是否可以在实验室中识别病原体,只是为了看看 PathoChip 是否能够有效识别各种生物体,并且我们能够识别所有测试过的传染源,”罗伯逊说。“但这是我们第一次真正直接观察患者样本来识别病原体。”
PathoChip 可以同时测试单个样本的数千种可能性,从而大大减少诊断所需的时间。他们首先筛选样本并使用一种生物信息学探针对其进行分析,以将焦点缩小到特定的微生物家族。将十七种显示出最高信号的生物体与对照样品的信号进行比较。从额外的生物信息学测试中获得的分子信号提供了进一步的信息,从而确定了特定的传染原——在本例中是两种根毛霉之一,这是一种已知会引起人类接合菌病的罕见真菌。
接合菌病是一种最常见于免疫功能低下患者的潜在致命疾病,不仅难以治疗,而且诊断起来也很困难。真菌物种在实验室中培养速度可能极其缓慢,甚至不可能进行,从而延迟或阻碍了它们的识别,从而延迟或阻碍了患者的治疗。正如 Robertson 所解释的,PathoChip 提供了一种有效的替代方案。“通过这项技术,我们在 24 小时多一点的时间内,从 60,000 种可能性和探针中识别出了这种特殊的真菌,”他说。