Identification des agents pathogènes - le séquençage de nouvelle génération optimise les diagnostics

Une nouvelle méthode s'inspire de l'application de la loi

17.06.2024
© Piotr Banczerowski

Les chercheurs peuvent utiliser leur méthode pour détecter des fragments d'ADN pathogène dans le sang des patients et identifier ainsi les organismes responsables.

Les infections invasives telles que la septicémie nécessitent un traitement immédiat et ciblé. Des experts de l'Institut Fraunhofer pour l'ingénierie interfaciale et la biotechnologie IGB et des partenaires du groupe ont réussi à établir un principe de détection reconceptualisé qui peut contribuer de manière cruciale à sauver des vies grâce à l'identification rapide et ultra-précise des agents pathogènes. Ils ont été choisis pour recevoir le prix scientifique du Stifterverband 2024 pour leurs efforts.

© Piotr Banczerowski, Fraunhofer/Maximiliane Nirschl

Partenariat établi (de haut en bas à gauche) : Kai Sohn (Fraunhofer IGB), Silke Grumaz et Philip Stevens (tous deux de Noscendo GmbH), Thorsten Brenner (Hôpital universitaire d'Essen).

Selon une étude récente, la septicémie - également connue sous le nom d'empoisonnement du sang - fait une victime toutes les six minutes en Allemagne. Le temps est un facteur encore plus crucial dans le traitement de la septicémie que dans celui d'autres maladies.

En collaboration avec les principaux réseaux cliniques et la société de biotechnologie Noscendo GmbH, les chercheurs du Fraunhofer IGB ont mis au point une méthode de diagnostic permettant d'identifier les agents pathogènes chez les patients en soins intensifs, ce qui permet un traitement rapide et ciblé des infections invasives. Pour cette réalisation, le Dr Kai Sohn, chef du département des diagnostics in vitro au Fraunhofer IGB, le professeur Thorsten Brenner de l'hôpital universitaire d'Essen, ainsi que les Dr Silke Grumaz et Philip Stevens, tous deux de Noscendo GmbH, se sont vu décerner le prix scientifique Stifterverband pour 2024.

L'ADN laissé sur place

Jusqu'à présent, les organismes responsables de la septicémie ont généralement été identifiés par spectrométrie de masse après avoir été mis en culture (sous forme d'hémoculture, par exemple). Mais comme ces organismes sont très peu nombreux dans le sang, les tests ne donnent un résultat positif que dans moins de 30 % des cas. Et même s'il est possible de détecter l'agent pathogène dans le sang, sa mise en culture prend souvent plus de temps que n'en ont les patients.

La nouvelle méthode mise au point par les experts du Fraunhofer s'inspire des services de police : Étant donné que les organismes responsables de la septicémie peuvent rarement être "pris sur le fait", les scientifiques étudient les indices qu'ils laissent derrière eux sur les lieux, à savoir des fragments de leur information génétique dans le sang. Jusqu'à 30 millions de fragments d'ADN provenant d'un échantillon de sang sont analysés. Les chercheurs utilisent un processus entièrement automatisé pour les isoler et les séquencer à haut débit. S'ils trouvent des fragments d'origine non humaine, les spécialistes les comparent à une base de données spécialement conçue à cet effet et contenant les génomes de bactéries, de virus, de champignons et d'autres agents pathogènes.

De nombreuses études cliniques montrent que cette méthode est très fiable et précise et qu'elle fournit aux professionnels de la santé des résultats valables. L'agent pathogène à l'origine de la maladie peut être identifié chez près de 70 % des patients étudiés. "Notre méthode de diagnostic a aidé plus de 6 000 patients au cours des quatre dernières années seulement", déclare le Dr Philip Stevens, chercheur en bioinformatique, PDG et cofondateur de Noscendo GmbH. "Les patients peuvent quitter l'hôpital beaucoup plus rapidement et ont moins d'effets à long terme. Cela allège également le fardeau des hôpitaux et des caisses d'assurance maladie."

Une collaboration exceptionnelle

Ce succès est le fruit d'une collaboration interdisciplinaire de plus de dix ans. La méthode elle-même est un processus en trois étapes comprenant une préparation optimale des échantillons, un séquençage de nouvelle génération (NGS) à haut débit et une analyse bioinformatique par le biais d'algorithmes de diagnostic. Initialement développée au Fraunhofer IGB, elle est la pierre angulaire de la nouvelle approche.

Sous la direction du professeur Thorsten Brenner de l'hôpital universitaire d'Essen, la nouvelle approche a été comparée à l'ancienne norme diagnostique et son intérêt diagnostique a été évalué par des organismes composés d'experts indépendants.

Pour leur part, M. Stevens et sa collègue, le Dr Silke Grumaz, aujourd'hui directeur scientifique de Noscendo GmbH, avaient travaillé sur les fondements de la méthode pendant leur séjour au Fraunhofer IGB, M. Stevens en bioinformatique et Mme Grumaz en biologie moléculaire. En fondant Noscendo GmbH, ils ont créé un canal permettant aux hôpitaux de soumettre des échantillons pour une analyse rapide à tout moment. Grumaz commente : "Nous obtenons généralement des résultats dans les 24 heures qui suivent l'arrivée de l'échantillon de sang dans notre laboratoire. Si l'hôpital n'utilise pas la méthode elle-même, la logistique peut prendre 12 heures de plus. Dans la plupart des cas, cela reste plus rapide que les résultats d'une hémoculture."

Le Dr Kai Sohn, chef du département des diagnostics in vitro au Fraunhofer IGB, souligne à quel point tous les membres de l'équipe sont heureux de leur réussite commune : "Notre méthode n'a pu être établie et appliquée avec succès au chevet des patients que grâce à un partenariat entre Fraunhofer, des réseaux cliniques de premier plan et Noscendo GmbH."

Une étape importante et d'autres à venir

Les partenaires ne considèrent pas que ce prix marque la fin de leur travail. "Nous nous dirigeons maintenant vers les soins intensifs pédiatriques. Un diagnostic rapide et fiable est d'une importance capitale dans ce domaine, car la quantité de sang qui peut être prélevée sur les plus petits patients est très faible", explique M. Brenner. Les lauréats prévoient également d'appliquer leur méthode à d'autres maladies, telles que les infections localisées qui sont difficiles à diagnostiquer. Ils travaillent également à l'application de la méthode à d'autres fluides corporels et échantillons de tissus, afin de l'étendre au-delà des seuls échantillons de sang.

Prix scientifique du Stifterverband

Depuis plus de 20 ans, le Stifterverband et Fraunhofer décernent tous les deux ans ce prix, doté de 50 000 euros. Le prix de la science est décerné pour récompenser des projets conjoints de recherche appliquée d'une excellence scientifique particulière sur lesquels les instituts Fraunhofer travaillent en collaboration avec l'industrie et/ou d'autres organismes de recherche.

Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.

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