Metagenómica clínica de la endocarditis infecciosa (Meta-ENDO)

Antecedentes y justificación La endocarditis infecciosa (EI) es una infección de las válvulas cardíacas. IE involucra principalmente bacterias, más raramente hongos. La EI es una enfermedad poco frecuente con una incidencia estimada de 1-12 casos por 100.000 habitantes al año. El diagnóstico de la EI se basa en la recogida de muestras biológicas (hemocultivos y muestras peroperatorias) y su cultivo en el laboratorio de bacteriología, denominados métodos convencionales.

Este proceso, prácticamente inalterado desde la época de Pasteur a finales del siglo XIX, tiene el inconveniente de permitir la única detección de las bacterias que pueden cultivarse en las condiciones habituales de un laboratorio. Si la mayoría de las bacterias patógenas pueden hacerlo, algunas bacterias que pueden estar involucradas en la EI (p. ej., Coxiella sp., Bartonella sp., Tropheryma whipplei) requieren condiciones muy específicas para multiplicarse. Además, la ingesta previa de antibióticos por parte del paciente antes de la recogida de la muestra puede influir negativamente en el cultivo de las muestras. El diagnóstico de EI se evoca considerando una serie de argumentos clínicos (fiebre, comportamiento microbiológico de riesgo (hemocultivo(s) positivo(s), serología (para Coxiella burnettii), ecografía (presencia de una masa intracardíaca, absceso, fuga y/o desinserción de una válvula), todos los cuales son criterios menores y mayores para determinar la certeza de EI. El tratamiento de la EI se basa en antibióticos prolongados (4 a 6 semanas para la mayoría de los casos) y cirugía valvular (según indicaciones precisas).

Sin embargo, en alrededor del 10% de los casos, los hemocultivos siguen siendo negativos. Se conocen como EI de cultivo negativo, que pueden deberse a antibióticos tomados antes de la toma de muestras, a bacterias no cultivables oa fenómenos asépticos. Entonces se puede utilizar la PCR de amplio rango que consiste en amplificar por PCR y luego secuenciar una fracción del gen que codifica el ARN 16S. Permite la identificación de la bacteria patógena, pero no da información sobre ninguna resistencia adquirida a los antibióticos.

Concepto de metagenómica clínica La metagenómica clínica se define como la aplicación de secuenciación de alto rendimiento (NGS) seguida de un análisis bioinformático específico para obtener información clínica, es decir, la identificación de patógenos y la predicción de su susceptibilidad a los antimicrobianos. El metagenoma de una muestra (es decir, todos los genomas de los organismos presentes) contiene virtualmente toda la información necesaria para el diagnóstico bacteriológico: cuál es la(s) bacteria(s) patógena(s), ya qué antibióticos es(son) susceptible(s). El concepto de metagenómica clínica se ha desarrollado en paralelo con las nuevas tecnologías de secuenciación de ADN introducidas a mediados de la década de 2000 y mucho más eficiente en términos de rendimiento que el método de secuenciación descrito por Sanger. Si bien este concepto es atractivo, aún existen muchos obstáculos para su implementación. En primer lugar, las muestras clínicas de infecciones bacterianas suelen contener una alta concentración de leucocitos, cuyo genoma es unas 1000 veces más grande que el de las bacterias. Así, el primer paso limitante para la metagenómica clínica es la necesidad de obtener suficiente ADN bacteriano para permitir la preparación de bibliotecas de calidad para la secuenciación, pero también para reducir la concentración de ADN humano cuya secuenciación es innecesaria en este contexto. Los métodos están disponibles, pero es necesaria su evaluación con fines de metagenómica clínica. En segundo lugar, la complejidad de los datos bioinformáticos que debe gestionar un microbiólogo requiere que los datos se exploten de la forma más automatizada posible junto con una interfaz fácil de usar, lo que no es el caso hoy en día, incluso si se están desarrollando plataformas en línea. La asignación taxonómica de secuencias, su ensamblaje, la identificación de genes y mutaciones cromosómicas asociadas a la resistencia a los antibióticos y el establecimiento de un vínculo entre el determinante de la resistencia y la bacteria huésped son obstáculos adicionales para la implementación de la metagenómica clínica. Finalmente, si el tiempo que se tarda en obtener resultados que puedan ser explotados por el microbiólogo tiende a disminuir, ahora es comparable al del cultivo, a un costo mucho mayor. Sin embargo, la competencia sostenida entre los fabricantes de secuenciadores debería mantener su declive, como ha sido el caso durante la última década.

Relevancia del uso de metagenómica clínica en EI

Por lo tanto, el uso de la metagenómica clínica en el contexto de la EI parece relevante por varias razones:

• La mayoría de las EI son monomicrobianas, lo que respalda el buen desempeño de la metagenómica clínica según nuestros resultados preliminares.
• El cultivo de muestras intraoperatorias realizado en contexto de EI es en ocasiones negativo, por pretratamiento antibiótico y/o no cultivo en las condiciones habituales del patógeno (p. ej. Bartonella spp o Coxiella spp.), dejando margen de mejora.
• El tratamiento de la EI es un tratamiento a largo plazo que requiere un diagnóstico preciso de acuerdo con la susceptibilidad de los patógenos a los antibióticos. Si no se encuentra el patógeno en el cultivo, se deben administrar antibióticos de amplio espectro al paciente con doble riesgo de fracaso del tratamiento y toxicidad. Sin embargo, la metagenómica clínica podría proporcionar información sobre la sensibilidad a los antibióticos incluso en el caso de un cultivo negativo.
• En la mayoría de los casos, el diagnóstico microbiológico de la EI no es un diagnóstico de urgencia, lo que es compatible con el uso de la metagenómica clínica cuyo tiempo de realización es como mucho de 48-72h.

Por lo tanto, proponemos evaluar el desempeño de la metagenómica clínica en el diagnóstico de la EI.