Accélérer l’identification des agents pathogènes chez les nourrissons et les enfants atteints d’infections sanguines


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    Une équipe collaborative dirigée par des chercheurs du Great Ormond Street Institute of Child Health (GOSH) de Londres et comprenant des chercheurs du Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering de l’Université de Harvard et de BOA Biomedical de Cambridge a repensé le processus d’identification des agents pathogènes microbiens dans le sang. des échantillons de patients pédiatriques atteints de septicémie à l’aide de la technologie de capture d’agents pathogènes à large spectre FcMBL du Wyss Institute. Cette avancée permet une détection précise des agents pathogènes avec une combinaison de sensibilité et de vitesse sans précédent, et pourrait améliorer considérablement les résultats cliniques pour les patients pédiatriques et âgés atteints d’infections du sang (BSI) et de septicémie. Les conclusions ont été publiées dans PLoS ONE.

    Les BSI avec divers agents pathogènes microbiens peuvent rapidement dégénérer en septicémie potentiellement mortelle lorsque le corps est submergé par les envahisseurs qui se multiplient et arrête les fonctions de ses organes. En 2017, il y avait 48,9 millions de cas et 11 millions de décès liés à la septicémie dans le monde. Il est important de noter que près de la moitié de tous les cas de septicémie dans le monde sont survenus chez des enfants, avec environ 20 millions de cas et 2,9 millions de décès dans le monde chez les moins de cinq ans.

    Pour éviter que les BSI n’évoluent vers une septicémie à part entière, les espèces bactériennes ou fongiques à l’origine de l’infection doivent être identifiées le plus rapidement possible. Ce n’est qu’alors que des traitements antibactériens ou antifongiques optimaux adaptés aux pathogènes peuvent être appliqués à temps. La méthode conventionnelle utilisée dans les laboratoires cliniques pour identifier les espèces pathogènes responsables est longue et laborieuse, nécessitant deux étapes de culture chronophages qui prennent au moins 1 à 3 jours.

    “Pour tous les patients atteints de septicémie, leurs chances de survivre diminuent considérablement plus il faut de temps pour identifier le ou les agents pathogènes à l’origine de l’infection et ainsi recevoir le traitement antimicrobien le plus prometteur”, a déclaré Nigel Klein, MD, Ph.D., pls , professeur de maladies infectieuses et d’immunologie au GOSH et auteur principal de l’étude. “Au Great Ormond Street Hospital, nous avons travaillé pour démontrer à la fois l’importance d’un diagnostic rapide et le fait qu’avec des approches innovantes, nous pouvons identifier l’organisme responsable entre 40 minutes et six heures. Par rapport aux patients adultes, la septicémie chez les nourrissons et les jeunes enfants progresse beaucoup plus rapidement, et il y a donc un réel besoin de méthodes de diagnostic qui prennent en charge la détection précoce. Un diagnostic précis est encore plus important en raison de la disponibilité de seuls petits volumes de sang de patients pédiatriques, ce qui peut rendre difficile le rééchantillonnage.

    En 2020, les auteurs principaux Klein et Elaine Cloutman-Green, Ph.D., scientifique clinicien consultant et médecin en contrôle des infections au GOSH, ont commencé à collaborer avec le scientifique principal Michael Super, Ph.D. et directeur fondateur Donald Ingber, MD, Ph.D. au Wyss Institute de Harvard pour résoudre ce problème. “Sur la base de notre succès antérieur avec le FcMBL dans l’isolement des agents pathogènes des articulations ainsi que du sang bovin et humain avec une efficacité extraordinaire, nous avons émis l’hypothèse que la construction d’une capture d’agents pathogènes médiée par le FcMBL dans un protocole d’hémoculture clinique modifié pourrait raccourcir le temps et réduire la taille de les échantillons de patients nécessaires pour obtenir les mêmes résultats que les protocoles d’hémoculture chronophages », a déclaré Super.

    Dans le processus d’identification des agents pathogènes actuellement effectué en milieu clinique, tout d’abord, des échantillons de sang sont ajoutés à des flacons contenant des milieux liquides dans lesquels les microbes infectieux, s’ils sont présents, sont amplifiés jusqu’à une certaine densité. Ensuite, les microbes amplifiés sont cultivés sur des milieux solides sous forme de colonies isolées dont les cellules constitutives peuvent éventuellement être identifiées avec une méthode analytique très sensible, mais rapide et relativement peu coûteuse connue sous le nom de spectrométrie de masse MALDI-TOF (MS). “En effet, l’isolement des microbes infectieux directement à partir d’hémocultures liquides cultivées à l’aide de FcMBL les rend disponibles pour l’analyse MALDI-TOF MS beaucoup plus tôt”, a ajouté Super.

    FcMBL est le composant clé d’une technologie de capture d’agents pathogènes à large spectre. Il consiste en une protéine immunitaire humaine génétiquement modifiée appelée lectine liant le mannose (MBL) qui est fusionnée au fragment Fc d’une molécule d’anticorps pour produire la protéine FcMBL résultante. Dans cette configuration, la partie MBL de FcMBL peut capturer plus de 100 [CHECK WITH MIKE] différentes espèces microbiennes avec une efficacité élevée, y compris pratiquement tous les agents pathogènes bactériens et fongiques responsables de la septicémie. La partie Fc du FcMBL peut être utilisée pour le coupler à des billes magnétiques, ce qui permet d’extraire rapidement les agents pathogènes capturés des échantillons de patients et des hémocultures liquides.

    Au cours des premières étapes du projet, l’équipe Wyss a fourni du FcMBL couplé à des billes purifiées à l’équipe GOSH, qui avait accès à des échantillons de sang de patients pédiatriques à l’hôpital. À des stades ultérieurs, la société de septicémie et de maladies infectieuses BOA Biomedical, cofondée par Super et Ingber pour commercialiser la technologie FcMBL de l’Institut Wyss, a fourni le réactif FcMBL et l’expertise essentielle au projet. Pendant ce temps, BOA Biomedical a développé les capacités de fabrication pour FcMBL dont la Food and Drug Administration (FDA) aux États-Unis et d’autres agences fédérales de santé ont besoin pour produire des produits thérapeutiques et diagnostiques.

    “La septicémie est la principale cause de décès dans les hôpitaux, et l’initiation rapide du bon antibiotique sauve des vies. En utilisant les travaux initialement développés à l’Institut Wyss, la technologie révolutionnaire FcMBL de BOA Biomedical aide à identifier rapidement et avec précision l’agent pathogène à l’origine de la septicémie, inaugurant une nouvelle ère de ciblage ciblé. thérapie antimicrobienne pour aider les patients individuels et réduire le problème mortel de résistance aux antimicrobiens de la société », a déclaré Mike McCurdy, MD, médecin-chef de BOA Biomedical.

    En plus d’utiliser l’hémoculture en deux étapes de référence en combinaison avec l’identification des agents pathogènes MALDI-TOF MS, l’équipe a également inclus le kit MBT Sepsityper® de Bruker Corporation à titre de comparaison. Commercialisé en 2021, le MBT Sepsityper® élimine essentiellement la deuxième étape de culture microbienne qui prend du temps en lysant les cellules microbiennes de la culture liquide et en centrifugeant les fragments dans une centrifugeuse avant de les analyser par spectrométrie de masse MALDI-TOF. Bien qu’elle accélère le processus de diagnostic global, la méthode MBT Sepsityper® produit des taux de détection microbienne inférieurs à ceux obtenus avec la méthode de culture conventionnelle, ce qui signifie qu’elle peut encore ne pas identifier l’agent pathogène à l’origine de l’infection dans une fraction importante des échantillons de sang.

    “Notre approche FcMBL a ouvert la possibilité d’identifier des organismes pathogènes pour guider le traitement 24 à 48 heures plus tôt que ce qui serait possible en utilisant des techniques de culture standard. Elle nous a également permis d’utiliser cette identification pour rendre toute culture en cours pour les sensibilités aux antibiotiques plus adaptée à les besoins du patient. Cette méthode n’est pas liée à une plate-forme ou à un fabricant spécifique, et nous voyons donc un potentiel évident pour qu’elle devienne une nouvelle étape de traitement standard pour la détection clinique d’agents pathogènes », a déclaré Cloutman-Green.

    “La méthode FcMBL a identifié 94,1% des espèces microbiennes trouvées dans l’analyse clinique de l’hémoculture avec des échantillons de 68 patients pédiatriques”, a déclaré le premier auteur Kerry Kite, qui a effectué ses travaux de troisième cycle avec Klein et Cloutman-Green. “Nous avons pu identifier plus d’espèces infectieuses dans les hémocultures liquides positives en utilisant la méthode FcMBL qu’avec la méthode MBT Sepsityper® (25 sur 25 contre 17 sur 25), et cette tendance était encore plus prononcée dans le cas du pathogène fongique commun Candidose (24 sur 24 contre 9 sur 24).” Candidose représentent environ 5 % de tous les cas de septicémie sévère et sont le quatrième agent pathogène le plus couramment isolé du sang des patients aux États-Unis. Non seulement les infections à Candidose et d’autres champignons nécessitent des traitements antifongiques spécifiques, la distinction entre les différents types de champignons pathogènes aide à orienter la thérapie antimicrobienne appropriée. Plus précisément dans les unités de soins intensifs néonatals, Candidoseles infections sont une cause majeure de morbidité et de mortalité, tuant jusqu’à 40 % des nourrissons et causant souvent des troubles du développement neurologique chez ceux qui survivent.

    « En adaptant en permanence la puissante technologie de capture d’agents pathogènes FcMBL aux besoins de diagnostic non satisfaits et urgents, tels que le diagnostic rapide de la septicémie chez les patients pédiatriques, nous espérons modifier profondément les perspectives souvent sombres des patients de tous âges », a déclaré Ingber. “Notre objectif ultime est de pouvoir identifier avec précision et encore plus rapidement les agents pathogènes directement dans de petits échantillons de sang sans avoir besoin de cultures microbiennes supplémentaires.” Ingber est aussi le Judah Folkman Professeur de biologie vasculaire à la Harvard Medical School et au Boston Children’s Hospital, et le Hansjörg Wyss Professeur d’ingénierie bioinspirée à la Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences.

    L’étude a également été rédigée par Sahil Loomba et Thomas Elliott de l’Imperial College de Londres ; Francis Yongblah, Lily Gates et Dagmar Alber au GOSH ; George Downey et James Hill de BOA Biomedical ; et Shanda Lightbown et Thomas Doyle à l’Institut Wyss. Les auteurs ont été soutenus dans leur travail par le personnel de microbiologie clinique du GOSH, ainsi que par Erika Tranfield avec l’expertise MALDI-TOF MS. Au GOSH, l’aide financière essentielle pour le projet de la Fondation Benecare, des philanthropes Luca Albertini et du professeur Pauline Barrieu, ainsi que du bureau du vice-président (avancement) de l’University College London a été coordonnée par Simona Santojanni. À l’Institut Wyss, l’étude a été financée par la Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) sous le numéro d’accord de coopération W911NF-16-C-0050, et le moteur de traduction technologique de l’Institut Wyss. Un soutien supplémentaire a été fourni par BOA Biomedical.

    Houssen Moshinaly

    Rédacteur en chef d'Actualité Houssenia Writing. Rédacteur web depuis 2009.

    Blogueur et essayiste, j'ai écrit 9 livres sur différents sujets comme la corruption en science, les singularités technologiques ou encore des fictions. Je propose aujourd'hui des analyses politiques et géopolitiques sur le nouveau monde qui arrive. J'ai une formation de rédaction web et une longue carrière de prolétaire.

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