В начале этого года Центры по контролю и профилактике заболеваний США (CDC) начали расследование вспышки инфекций, вызванных Listeria monocytogenes, в нескольких штатах, что, вероятно, было связано с употреблением листовой зелени.
В качестве первого шага расследования было проведено секвенирование изолятов бактерий от больных пациентов с помощью полногеномного секвенирования (WGS), результаты которого позволили выявить случаи заболевания, вызванные L. monocytogenes, и определить масштаб и распространение вспышки.
Хотя данные WGS широко используются в подобных эпидемиологических расследованиях, они не всегда включаются в истории болезни пациентов, от которых выделяются микроорганизмы, но должны ли они включаться? Почему включение этих данных важно для обоснования диагностики и лечения пациентов? Каковы проблемы и соображения, связанные с представлением данных WGS в рамках стандартной медицинской помощи? По мере расширения клинического применения и возможностей WGS (и секвенирования нового поколения в целом) ученые обсуждают эти вопросы.
Что такое полногеномное секвенирование и как оно используется?
WGS - это именно то, о чем идет речь в его названии: секвенирование всего генома. Это одна из форм секвенирования следующего поколения (NGS), при которой одновременно обрабатываются миллионы отдельных фрагментов ДНК из образца. Для проведения WGS обычно используются чистые изолированные колонии микроорганизмов, культивируемые в лаборатории; полученные данные позволяют получить подробную информацию о генетическом коде микроорганизмов, включая эволюционные взаимоотношения между изолятами, что имеет различные клинические и эпидемиологические аспекты дальнейшего использования этих данных.
WGS используется для исследований в области общественного здравоохранения, в том числе для характеристики и наблюдения за вспышками заболеваний. Оно также позволяет проводить тонкую идентификацию штаммов бактерий (например, серотипирование Salmonella) и может расширить возможности по выявлению генов резистентности к противомикробным препаратам (AMR) и генов, связанных с вирулентностью и патогенностью, в бактериальных изолятах, в том числе от пациентов. В связи с этим, хотя данные WGS собираются из изолятов пациентов, традиционно в контексте общественного здравоохранения и эпидемиологии, вопрос о том, следует ли включать эти данные в истории болезни, и если да, то каким образом, является все более актуальным.
Почему включение данных WGS в истории болезни важно? Для Эстер Бабади, директора службы клинической микробиологии в Онкологическом центре Memorial Sloan-Kettering, вопрос о том, следует ли включать данные WGS в истории болезни, вообще не является вопросом. Ее позиция: "Покажите мне данные". Другими словами, если данные WGS доступны, они должны быть включены в истории болезни. В ходе научной сессии ASM Microbe 2023, организованной в стиле дебатов, она привела несколько причин этого.
1.Это возможность лучше лечить пациентов
"Если мы получим больше информации о конкретных организмах, то, возможно, сможем лучше лечить и заботиться о наших пациентах", - говорит Бабади. Она указала на недавнее исследование, в котором изучалась чувствительность к противогрибковым препаратам изолятов грибкового патогена Candida auris, принадлежащих к 3 различным кладам, циркулирующим в Великобритании. Хотя все изоляты были устойчивы к противогрибковому препарату флуконазолу, степень устойчивости различалась в зависимости от принадлежности изолята к той или иной кладе. Поэтому определение клады изолята C. auris пациента с помощью WGS может помочь врачам более эффективно управлять инфекцией конкретного пациента, поясняет Бабади.
Действительно, в другом исследовании было показано, что WGS SARS-CoV-2 в образцах пациентов в режиме реального времени позволяет ученым выявлять персистирующие инфекции, оценивать мутации, обусловливающие устойчивость к лечению, и, в конечном итоге, направлять лечение пациента. "Возможность определить вариант SARS-CoV-2 у пациента в режиме реального времени была очень полезна, особенно с учетом того, что варианты терапии постоянно менялись", - отметила Бабади.
2.Включение этих данных в истории болезни уже происходит (в определенной степени)
Многие учреждения уже предлагают тесты на основе NGS (некоторые из них включают WGS), которые могут заказываться врачами и сообщать им о результатах. Бабади подчеркнула, что такие тесты выполняются лабораториями, сертифицированными по программе Clinical Laboratory Improvement Amendments (CLIA, орган, устанавливающий стандарты для определенных лабораторных исследований), и, таким образом, валидированы и одобрены для клинического использования. Она привела пример Университета Вашингтона, где врачи могут заказать тест на основе 16S NGS для выявления бактерий и получить в ответ готовый отчет. Бабади также привела дополнительные примеры, полученные в результате сбора информации от своих коллег по клинической микробиологии, включая генотипирование бактериальных патогенов, идентификацию подвидов бактерий и грибов и т.д. Таким образом, по мнению Бабади, в представлении данных NGS/WGS нет ничего нового.
3. Вообще-то есть закон
В некотором смысле, заявила Бабади, вопрос о том, следует ли включать данные WGS в карты пациентов не корректен - "для этого есть закон". Она привела в пример блокирование информации - практику, описанную в американском Законе 21st Century Cures Act, которая запрещает действия медицинского работника или поставщика услуг, которые "могут помешать доступу, обмену или использованию электронной медицинской информации". Большинство клинических записей, включая данные и результаты NGS, переведены в цифровой формат. Поэтому, по мнению Бабади, несообщение пациентам данных WGS может рассматриваться в США как препятствование доступу к информации. "Вы не можете сделать ничего, чтобы предотвратить предоставление информации, значимой для лечения", - заявила она.
Но что именно является "значимым" для лечения пациентов? Когда речь идет о WGS, это может быть не совсем понятно, но наличие готовых данных может оказаться важным в дальнейшем. Если данные WGS доступны, то "на самом деле нет никаких минусов [в их представлении]", -отметила Бабади. "Если они полезны, то это замечательно; если нет, то они все равно есть. Больше информации в правильном контексте - это всегда хорошо".
Трудности использования WGS в клинической практике
По словам Джослин Хаузер, заведующей лабораторией отдела судебно-медицинской экспертизы лаборатории общественного здравоохранения округа Колумбия, использование данных WGS для принятия клинических решений сопряжено с определенными трудностями и соображениями, которые необходимо принимать во внимание.
Ученые (и врачи) могут многое узнать о микробах из их геномов, но не все. "Мы знаем, что помимо ДНК существуют и другие вещи, влияющие на реальный фенотип [микроба]", - отмечает Хаузер, - например, посттрансляционные модификации. В связи с этим "использование только последовательности нуклеотидов может стать проблемой и "подводным камнем" [для принятия] клинических решений". Например, такие признаки, как лекарственная резистентность и вирулентность, являются сложными и контекстно-зависимыми, зависящими от различных физиологических и экологических факторов. Секвенирование может не уловить всех нюансов, необходимых для точного определения фенотипов AMR или вирулентности. По этой причине данные WGS могут использоваться в сочетании с другими фенотипическими тестами.
Еще один вопрос, на который необходимо ответить: "Что сообщать?" Сообщаем ли мы обо всем геноме [организма]? Или мы сообщаем только о значимых вариантах [патогена]? Что делать с вариантами, значение которых неопределенно, - сообщать о них или не сообщать. Хаузер подчеркнула, что при представлении результатов WGS приходится чрезмерно упрощать сложные данные, особенно если данные WGS получены из микробного изолята, а сообщаются только данные о вариантах (которые могут зависеть от вариаций в одной генетической последовательности). Необходимо найти баланс между предоставлением достаточного количества информации и ее усвоением целевой аудиторией (т.е. врачами).
Интерпретируемость данных также является одним из ключевых моментов. "Необходима доказательная информация, чтобы врачи могли ориентироваться в лечении и в том, как использовать эти данные", - говорит Хаузер. Она задается вопросом, должны ли результаты WGS просто предоставляться врачу, который затем определяет, что эти данные значат для него? Или для интерпретации отчета необходимы специалисты (например, клинические микробиологи, работающие в сотрудничестве с биоинформатиками)? Хаузер ссылается на исследование 2016 года, в котором оценивалась готовность врачей первичного звена и кардиологов к широкому использованию WGS. В целом врачи испытывали беспокойство по поводу интерпретации/реагирования на данные WGS, что отчасти объяснялось отсутствием руководства по отчетам WGS, нехваткой времени и отсутствием стандартов.
Хотя данное исследование не было специально посвящено WGS микробных изолятов, Хаузер подчеркнула, что аналогичные проблемы могут возникать и в контексте клинической и диагностической микробиологии. Однако ученые разрабатывают стратегии создания альтернативных отчетов для данных WGS, более доступных для практических врачей, что может помочь снять некоторые из этих проблем. "Формат - это то, что мы можем придумать", - считает Бабади.
В настоящее время WGS не является рутинной частью клинической или диагностической микробиологии, но по мере расширения областей применения NGS это может стать возможным. Хотя традиционно эти методы применяются в эпидемиологии, существует стимул для включения данных WGS в истории болезни. Хаузер обратила внимание на то, что в анализе и отчетности по WGS имеются недостатки, которые должны быть устранены до того, как такая отчетность станет стандартной. По мнению Бабади, время для отчетности пришло. "Именно так мы строим будущее, которого мы хотим", - сказала она, указав, что данные NGS/WGS могут быть интегрированы в модели, способствующие развитию прецизионного здравоохранения. "Мы не можем бояться будущего, которого мы хотим. В конечном итоге нам необходимо, чтобы эта информация находилась там же, где и остальная клиническая информация и метаданные".
