Na izbę przyjęć trafia pacjent. Jest osłabiony, gorączkuje, ma niskie ciśnienie krwi. Doświadczenie podpowiada lekarzom, że może mieć sepsę. Pobierają krew, by ustalić, czy nie wywołały jej drobnoustroje. Jednak wyniki badania będą za najwcześniej za 24 godziny, a w skrajnych przypadkach trzeba będzie czekać na nie nawet tydzień. Tymczasem pacjenta trzeba leczyć już teraz, bo infekcja może obrać gwałtowny charakter i doprowadzić do jego śmierci. Medycy decydują się na jedyną dostępną w tej chwili strategię: podanie pacjentowi antybiotyków o szerokim spektrum działania. Innymi słowy – działają po omacku. Nie mają innego wyjścia, przynajmniej do momentu, kiedy znane będą wyniki posiewu.

Biorąc pod uwagę obecny stan diagnostyki sepsy, zespół naukowców z Katedry Mikrobiologii Uniwersytetu Jagiellońskiego Collegium Medicum, w tym dr Tomasz Gosiewski, dr Monika Brzychczy-Włoch, dr Agata Pietrzyk i prof. Małgorzata Bulanda, postanowił opracować metodę, która przyspieszy możliwość wczesnego wykrycia choroby i oszczędzi lekarzom bezcennego w jej przypadku czasu. – Postawiliśmy sobie za cel stworzenie testu o maksymalnym zasięgu i czułości – mówi dr Pietrzyk.

Sepsa, wbrew powszechnym opiniom, nie jest chorobą zakaźną; to zakażenie układu krążenia, które może być wywołane różnymi czynnikami, w tym przez drobnoustroje. Liczba przypadków sepsy rośnie z roku na rok. Jak mówią naukowcy z UJ, jedną z przyczyn jest coraz bardziej zaawansowana medycyna. Co oznacza, że pacjenci coraz częściej trafiają na stół operacyjny, bo istnieją metody, których kiedyś po prostu nie było. Oznacza to również, że częściej operowani są pacjenci ze słabym układem odpornościowym, przede wszystkim osoby starsze. To wszystko wpływa na częstotliwość występowania sepsy, która jest najczęstszą przyczyną zgonów w szpitalach. Tylko w USA choroba jest przyczyną 215 tys. zgonów rocznie, zaś w Europie – ok. 150 tys.

Obecnie diagnostyka sepsy wychodzi z założenia, że do skutecznego leczenia wymagana jest znajomość drobnoustroju, który zaatakował pacjenta. Za takim podejściem stoją racjonalne przesłanki – lekarze wiedzą, które szczepy bakterii są oporne na które antybiotyki i dzięki temu po zidentyfikowaniu winowajcy są w stanie dobrać odpowiedni lek i zwalczyć infekcję. Wykonanie posiewu z krwi i hodowla drobnoustrojów wymaga czasu – jedynego zasobu, którego lekarze walczący z sepsą często nie mają. Dlatego naukowcy z Collegium Medium UJ proponują inne podejście. Zamiast koncentrować się na identyfikacji konkretnych gatunków bakterii, ich test poszukuje jednej z czterech rodzin drobnoustrojów, które mogły wywołać zakażenie. Ponieważ każda z nich jest wrażliwa na inne grupy antybiotyków, lekarz już po kilku godzinach od przyjęcia pacjenta będzie dysponował informacją, w jakim kierunku powinno iść leczenie. Innymi słowy – nie będzie znał winowajcy z imienia i nazwiska, ale będzie wiedział, z której pochodzi dzielnicy – a w dochodzeniu, w którym liczy się czas, każda informacja jest na wagę złota.

Szybkość testu opracowanego przez zespół z UJ bierze się z wykorzystania kilku mechanizmów. Posiew, czyli rutynowo stosowana metoda, polega na tym, że drobnoustrojom z krwi tworzy się dogodne warunki do namnażania, następnie czeka się, co wyrośnie. W pewnym sensie można to porównać z zastawieniem pułapki i czatowaniem, aż coś w nią wpadnie. – Przy czym nie jest to bardzo szczelna pułapka, gdyż dzięki metodzie posiewu wykrywa się tylko 20 proc. przypadków sepsy. Może się zdarzyć tak, że próbka krwi nie będzie zawierała wystarczającej liczby żywych drobnoustrojów albo że będą one już sfagocytowane, czyli zjedzone przez komórki układu odpornościowego. Wtedy wynik badania będzie negatywny – mówi dr Brzychczy-Włoch. Test naukowców z Krakowa jest bardziej jak uważny detektyw, który wykorzystuje fakt, że skoro po układzie krwionośnym coś buszuje, to znaczy, że zostawia ślady. Ten ślad w odpowiednich okolicznościach może nam dosłownie zaświecić, jak zmyta krew w świetle UV.

Śladem, którego poszukujemy, są nici kwasu dezoksyrybonukleinowego, czyli DNA. Niosąca życiodajne informacje cząstka jest w ponad 90 proc. taka sama dla spokrewnionych organizmów. To oznacza, że różne klasy drobnoustrojów mają wspólne i unikatowe tylko dla członków swojej rodziny fragmenty DNA. W związku z tym identyfikacja tych fragmentów naprowadza nas na grupę, do której przynależy drobnoustrój odpowiedzialny za zakażenie. Lekarze wiedzą, na które antybiotyki dane typy bakterii są oporne, a na które są wrażliwe. To dlatego po przyjęciu pacjenta będą w stanie podjąć decyzję o tym, jaki rodzaj leku zastosować. Nawet jeśli nie będzie to dokładnie ten antybiotyk, na który dana bakteria jest najbardziej wrażliwa, to i tak jego dawka uniemożliwi drobnoustrojom swobodny rozwój w krwiobiegu pacjenta. – Dlatego nasz test nie ma zastąpić obecnie stosowanej diagnostyki, tylko ją uzupełnić, dając lekarzom możliwość szybkiego podjęcia działania, które nie będzie działaniem po omacku – mówi dr Gosiewski.

Test naukowców z Krakowa poszukuje fragmentów DNA wspólnych dla jednej z czterech grup drobnoustrojów – bakterii gram-dodatnich, gram-ujemnych, grzybów pleśniowych i grzybów drożdżowych. One będą pełniły rolę śladów zbrodni, których szuka detektyw. Zaś rolę światła UV pełni sonda genetyczna, czyli zaprojektowany przez zespół fragment DNA pasujący (kwas ma formę dwóch przystających do siebie, czyli komplementarnych nici) tylko do poszukiwanego fragmentu bakteryjnego lub grzybiczego kodu genetycznego. Po natrafieniu w próbce na ten fragment DNA sonda przyczepia się do niego i zaczyna świecić. DNA winowajców nie występuje jednak we krwi na masową skalę. Aby temu zaradzić, należy nici kwasu namnożyć, czyli po prostu je skopiować. Robi się to za pomocą rutynowej metody zwanej metodą PCR, czyli łańcuchowej reakcji polimerazy. Polimeraza jest naturalnym enzymem, który przyczepia się do nici DNA i kopiuje ją, przesuwając się wzdłuż niej. W ten sposób kilka-, kilkanaście łańcuchów w próbce jest w ciągu kilkudziesięciu minut powielanych miliony razy. Test jest w stanie udzielić odpowiedzi na pytanie odnośnie do tego, jaki typ drobnoustroju wywołał zakażenie krwi w maksymalnie sześć godzin.

Jak zapewniają naukowcy z UJ, test jest w stanie wykonać każde przeciętnie wyposażone laboratorium w szpitalu. To znacząca przewaga metody nad rozwiązaniami oferowanymi komercyjnie, które oprócz dużego kosztu, rzędu kilku tysięcy złotych za test, wymagają często użycia sprzętu sprzedawanego przez producenta leku (tak jest w przypadku testu produkowanego przez jeden z koncernów farmaceutycznych). Inna sprawa, że testy działają według wspomnianej już zasady, że trzeba zidentyfikować konkretnego winowajcę. Ich autorzy wybrali więc kilkanaście najczęściej odpowiedzialnych za sepsę drobnoustrojów i testy szukają tylko tych organizmów. Zaleta rozwiązania jest taka, że od ręki pozwala na precyzyjne namierzenie winowajcy. Jeśli jednak ten kryje się poza tą grupą, lekarze zostają z pustymi rękoma. – Nasz test, o ile zostanie dopuszczony do użytku, byłby znacznie tańszy i bardziej przydatny lekarzom niż rozwiązania obecnie dostępne na rynku – zapewnia dr Gosiewski.