한 번의 게놈 검사로 거의 모든 감염을 진단할 수 있습니다.

캘리포니아 대학교 샌프란시스코에서 바이러스, 박테리아, 곰팡이, 기생충 등 거의 모든 종류의 병원체를 빠르게 검출할 수 있는 게놈 검사가 10년간 사용된 끝에 성공적인 것으로 입증되었습니다.

이 검사는 뇌막염과 뇌염과 같은 질병을 유발하는 신경 감염에 대한 치료를 크게 개선하고 새로운 바이러스 팬데믹 위협을 탐지하는 속도를 높일 수 있는 잠재력이 있습니다. 이 검사는 메타게놈 차세대 시퀀싱(mNGS)이라고 하는 강력한 게놈 시퀀싱 기술을 사용합니다.

mNGS는 한 번에 한 종류의 병원균을 찾는 것이 아니라, 샘플에 존재하는 모든 핵산, RNA, DNA를 분석합니다.

"우리 기술은 속을 정도로 간단합니다." UCSF의 실험실 의학 및 감염병 교수이자 이 연구의 수석 저자인 찰스 치우 박사(MD, PhD)가 말했습니다. "여러 검사를 단일 검사로 대체함으로써 감염 진단 및 치료에서 긴 추측을 없앨 수 있습니다."

연구진은 원래 뇌와 척수를 감싸고 있는 순수한 액체인 뇌척수액(CSF)을 분석하기 위해 임상적 mNGS 검사를 개발했습니다.

이 검사는 현재 UCSF와 전국의 다른 병원에서 설명할 수 없는 신경 증상이 있는 수천 명의 환자를 대상으로 시행되었습니다.

연구팀은 11월 12일 Nature Medicine 에 게재된 논문에서 mNGS 검사가 신경 감염의 86%를 정확하게 식별했다고 입증했습니다.

같은 날 Nature Communications 에 게재된 동반 연구에서 연구팀은 mNGS를 사용하여 폐렴을 일으킬 수 있는 호흡액 내 병원균을 식별하고 더 빨리 결과를 얻기 위해 자동화했습니다.

그들은 자동화된 테스트를 통해 COVID-19와 같은 호흡기 팬데믹을 일으킬 수 있는 새로운 바이러스 병원균을 감지할 수 있을 것으로 기대합니다.

희귀 감염성 신경 질환 진단의 획기적인 진전

신경계 질환은 진단하기 매우 어려울 수 있으며, 특히 원인이 희귀하거나 이전에 알려지지 않은 병원체인 경우 더욱 그렇습니다. 많은 경우 진단을 받지 못한 날은 환자의 상태가 지속적으로 악화되는 것을 의미합니다.

2010년대 초, Chiu는 UCSF 동료인 Joe DeRisi 박사, Michael Wilson 의학박사와 함께 신경 감염을 일으킬 수 있는 병원균을 찾기 위해 뇌척수액을 검사하는 새로운 메타게놈 시퀀싱 방법을 개발했습니다.

이 검사는 뇌척수액에 있는 모든 유전 물질을 시퀀싱한 다음, 계산 분석 파이프라인을 실행하여 인간의 시퀀스와 박테리아, 바이러스, 진균 또는 기생충에서 유래한 시퀀스를 분리하는 방식으로 진행됩니다.

2014년에 이 팀은 이 기술을 사용하여 위스콘신의 의사들이 중환자실에서 진단되지 않은 감염으로 중태에 빠진 어린 소년을 치료하는 데 도움을 주었습니다.

오랜 검사 시리즈가 그에게 무슨 문제가 있는지 알아내지 못했지만, UCSF의 검사는 그 소년이 페니실린으로 치료할 수 있는 렙토스피라증을 앓고 있다는 것을 밝혀내는 데 불과 48시간이 걸렸습니다. 그의 의사는 그에게 그것을 주었고, 그는 완전히 회복되었습니다.

mNGS 검사는 곧 UCSF에서 일상이 되었고, 전국의 병원과 진료소에서 샘플을 보내 UCSF 임상 미생물학 연구실로 처리하게 되었습니다. 치우는 이 연구실의 책임자입니다.

2016년에서 2023년 사이에 UCSF 팀은 약 5,000개의 뇌척수액 샘플을 이 검사로 분석했고, 그 중 14.4%가 감염된 것으로 밝혀졌습니다. 이 샘플에서 이 검사는 86%의 시간 동안 병원체를 정확하게 식별했습니다.

Chiu는 "우리의 mNGS 검사는 신경 감염에 대한 다른 모든 검사 범주보다 더 나은 성능을 보입니다."라고 말했습니다. "이 결과는 감염성 질환이 있는 환자를 진찰하는 의사를 위한 진단 무기고의 중요한 부분으로 사용할 수 있음을 뒷받침합니다."

이 기술에 대한 접근성을 높이기 위해 Chiu, DeRisi, Wilson 및 기타 사람들은 현재 UCSF에서 개발된 mNGS CSF 검사를 독점적으로 제공하는 Delve Bio를 설립하는 데 도움을 주었습니다.

"이러한 결과는 중추신경계 감염에 대한 임상 검사에서 mNGS를 핵심 도구로 포함하는 것을 뒷받침합니다." Delve Bio의 최고 의료 책임자인 스티브 밀러 ​​박사(MD, PhD)가 말했습니다. "mNGS는 병원체 탐지를 위한 가장 편향되지 않고 완전하며 확실한 도구를 제공합니다. 감염을 빠르게 진단할 수 있는 능력 덕분에 mNGS는 뇌막염과 뇌염 환자의 관리 결정과 치료를 안내하여 궁극적으로 의료비를 절감할 수 있습니다."

다음 팬데믹에 대비하다

팬데믹에 대한 조기 경보 시스템으로 활용하려면 mNGS 검사는 빨라야 합니다. Chiu와 그의 동료들은 이를 호흡기 체액에 적용하도록 조정하고 자동화하는 방법을 알아냈습니다.

뇌척수액 검사는 100개 이상의 개별 단계로 이루어져 처리하는 데 2~7일이 걸릴 수 있는 반면, 호흡 검사는 로봇과 알고리즘이 처리하기 전까지 실제로 검사하는 데 30분만 걸립니다.

Chiu는 "저희의 목표는 12~24시간 안에 전체 과정을 완료하고 당일 또는 다음 날 결과를 얻는 것이었습니다."라고 말했습니다.

Nature Communications 연구 에서 연구진은 이 검사를 통해 샘플에 소량의 바이러스만 존재하더라도 SARS-CoV-2, 인플루엔자 A형 및 B형, RSV 등 전염병으로 이어질 가능성이 있는 호흡기 바이러스를 하루도 채 걸리지 않고 검출할 수 있음을 입증했습니다.

그들은 또한 이 기술이 다양한 바이러스, 즉 새로 진화한 바이러스를 감지하는 능력을 모델링했고, 미래에 이러한 바이러스가 출현한다면 이론적으로 모든 바이러스를 감지할 수 있다는 것을 발견했습니다.

뇌척수액 검사와 호흡 검사용 mNGS 검사는 모두 미국 식품의약국(FDA)으로부터 혁신적 기기 지정을 받았습니다.

저자: Nature Medicine 논문 의 경우 , 다른 UCSF 저자는 Patrick Benoit, MD, Noah Brazer, Mikael de Lorenzi-Tognon, MD, PhD, Emily Kelly, MD, MS, Venice Servellita, MS, Miriam Oseguera, Jenny Nguyen, MD, MA, Jack Tang, MHS, Charles Omura, Jessica Streithorst, PhD, Melissa Hillberg, Danielle Ingebrigtsen, MHS, Kelsey Zorn, MHS, Michael R. Wilson, MD입니다. 모든 저자는 논문을 참조하세요.

Nature Communications 논문 의 경우 , 다른 UCSF 저자는 Jessica Karielle Tan, PhD, Venice Servellita, MS, Doug Stryke, Emily Kelly, MD, MS, Jessica Streithorst, PhD, Nanami Sumimoto, Abiodun Foresythe, Hee Jae Huh, Jenny Nguyen MD, MA, Miriam Oseguera, Noah Brazer, Jack Tang, MHS, Danielle Ingebrigtsen, MHS, Becky Fung, Helen Reyes, Melissa Hillberg, Peter M. Mourani, Charles R. Langelier, MD, PhD, Mikael de Lorenzi-Tognon, MD, PhD, Patrick Benoit, MD입니다. 모든 저자는 논문을 참조하세요.

자금 지원: Nature Medicine 논문 은 BARDA EZ-BAA 보조금 75A50122C00022, 미국 CDC 보조금 75D30122C15360과 75D30121C12641, 그리고 Chan Zuckerberg Biohub San Francisco의 지원을 받아 제작되었습니다.

Nature Communications 논문 은 BARDA EZ-BAA 494 보조금 75A50122C00022, 미국 CDC 보조금 75D30122C15360과 75D30121C12641, Abbott Laboratories 및 Chan Zuckerberg Biohub San Francisco의 지원을 받아 작성되었습니다.

공개: Chiu는 Delve Bio의 창립자이며, 해당 회사의 과학 자문 위원회와 Flightpath Biosciences, Biomeme, Mammoth Biosciences, BiomeSense 및 Poppy Health의 과학 자문 위원회에서 활동합니다. 그는 또한 미국 특허 509 11380421, "차세대 시퀀싱을 사용한 병원체 감지"의 발명자입니다. Wilson은 Delve Bio의 공동 창립자이며, 과학 자문 위원회와 이사회에서 활동합니다.

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2024/11/241112123431.htm