肺随伴性胸水におけるメタゲノム研究

肺随伴性胸水 (PPE) は、一般的で深刻な臨床上の問題です。 市中肺炎に罹患している患者のうち、最大 57% が肺炎随伴液 (PPE) を発症し、7.2% が複雑な肺炎随伴液 (CPPE) および蓄膿症を発症します。 集合的に胸膜感染症として知られる後者の 2 つは、長期の入院、高い集中治療室の入院率、深刻な罹患率および死亡率に関連しています。

胸膜感染症の治療の基本は、適切な抗生物質のタイムリーな投与と十分な胸水ドレナージです。 しかし、抗生物質の最初の選択はほとんど常に経験に基づいており、胸水または関連する検体から微生物学的に陽性の結果が得られた場合にのみ調整できます。 実際、地域の細菌学、薬剤耐性パターンの理解が不十分であり、胸膜感染症に対する経験に基づく抗生物質の適用範囲に関する地域のガイダンスが欠如しているため、抗生物質の不均一な処方行動が生じており、これは薬剤耐性の出現の重大な危険因子です (例: 薬剤耐性の増加)。メチシリン耐性黄色ブドウ球菌の発生率）、抗生物質療法の合併症（クロストリジウム・ディフィシル感染症など）、および患者の有害転帰。

胸水の従来の培養は、治療アルゴリズムの不可欠な部分と見なされてきましたが、臨床ケアを制限する可能性のある2つの重大な欠点があります。

1. 長いターンアラウンド タイム グラム染色の結果は通常 1 日以内に得られますが、最終的な培養結果と抗菌薬感受性パターンは最大 5 日後にしか返されません。 培養結果を待っている間に胸膜感染が制御されていない場合、医師はやみくもに抗生物質の適用範囲を拡大するか、追加の胸膜介入に進みますが、微生物学的結果が早期に得られれば回避できる可能性があります。 薬物感受性パターンの回復の遅れは、一致しない抗生物質の最初の使用につながる可能性があり、これは 2 つの地域コホートの患者の 17 ～ 24% で発生しました。
2. 胸膜感染症では、胸水培養陰性が一般的である 胸膜感染症の胸水の最大 40% は、従来の培養では微生物を明らかにすることができませんでした。 私たちの研究グループは、膿胸患者の 88% が胸膜介入の前に経験的に抗生物質を投与されていることを発見しました。これは実際の診療を反映しています。 胸水を血液培養ボトルに接種すると、胸膜感染症の培養収量が 20% 増加する可能性がありますが、臨床現場ではまだ満足のいくものではありません。 さらに、呼吸以外の検体の微生物検査は、多くの場合有益ではありません。 したがって、培養陰性の胸膜感染症患者における治療過程全体での抗生物質の使用は、純粋に経験的なものです。 この問題と感染症の多くの場合多菌性の性質を克服するために、現在、非常に広範囲の薬剤が提唱されています。 それどころか、抗生物質の適用範囲が不十分な細菌培養情報の欠如は、死亡率の増加と関連しています。

非培養分子研究は、過去10年間の従来の培養の不十分さを克服し、胸膜感染症の細菌のスペクトルと抗生物質耐性パターンを短期間で特徴付け、正しい臨床的決定を知らせるために適用されてきました。 肺炎パネルを使用したマルチプレックス PCR (ポリメラーゼ連鎖反応) シーケンシングは、肺炎に一般的に関与する細菌を特定することができます。 ただし、胸膜感染症の病因は、市中肺炎の完全な複製ではないため、その有用性は制限されます。 16S リボソーム リボ核酸 (rRNA) 遺伝子配列決定は、胸水中のより多くの細菌、特に嫌気性菌を同定することにより、従来の培養法よりも優れています。 これは、バクテリア バイオマスが少ない臨床サンプルや宿主ゲノムのコンタミネーションが高い微生物叢コミュニティをスクリーニングするための、スループットが高く費用対効果の高いソリューションを提供します。 ただし、種レベルでのマイクロバイオームの検出には限界があり、真の群集構成を覆い隠す PCR バイアスを導入する可能性があります。 Dyhrovden Rらは、確認された蓄膿症における細菌学のスペクトルを理解するために、ノルウェーで最初のメタゲノム配列決定分析を実施しました。 彼らは 385 の細菌検出を特定しましたが、培養では 38 (10%) が検出され、16S rRNA 遺伝子 PCR/サンガーベースの配列決定では 87 (23%) が 64 人の膿胸患者で検出されました。 このような発見は、従来の培養法の欠点を確認し、胸膜感染症の治療にはより広い範囲の抗生物質が必要です。 ただし、このメタゲノム研究は本質的に遡及的であり、蓄膿症の患者のみを対象とし、胸膜感染症の全範囲を反映していませんでした。 Chenらは、機能分析を伴うメタゲノムシーケンシング研究を採用し、胸膜感染症における2つの異なるマイクロバイオームクラスター、コア種としての黄色ブドウ球菌(HA-SAタイプ)と、より多様な微生物群集(LA-SAタイプ)を特定しました。香港の研究で見られる通常の細菌学パターン。 彼らはまた、初期治療段階で適切な抗生物質レジメンを導くために重要な、テトラサイクリンおよびベータラクタム耐性を含む細菌の耐性を特定しました。 これらの 2 つの研究の解釈は、著者が微生物学的結果を患者の臨床転帰と相関させなかったため、限られたものでした。 最近、カネラキスらは、16S rRNA メタゲノム シーケンス解析により、多様な細菌スペクトルを使用して、胸膜感染症の主に多菌性であることを確認しました。 彼らはまた、多菌性および単菌性のケースで異なる細菌学スペクトルを特定し、細菌学を臨床結果と相関させました。

胸膜感染症の細菌学には地理的な違いが存在する可能性があり、以前の研究では抗生物質の初期使用を改善する際に最新の分子配列決定技術が翻訳されていないという事実を考えると、より広範なメタゲノム配列決定法を使用して、実験室と臨床所見を結び付ける局所的な前向き研究が望まれます。 16S rRNA 遺伝子アンプリコンとショットガン メタゲノム シーケンスは、胸膜感染症患者の従来の培養よりも、胸膜液中の細菌の検出率と抗生物質耐性パターンの識別率が高いという仮説を立てています。 2 つの分子配列決定法の結果は補完的であり、最初の抗生物質治療の指針となり、薬剤耐性の出現を最小限に抑え、微生物学的スペクトルを臨床転帰と相関させ、分子技術を組み入れることによって大規模な地域全体の研究に備えることができます。胸膜感染症の管理。 短いターンアラウンド タイムも、この技術を医師にとって魅力的なものにし、最終的にはケアの質を向上させることで患者に利益をもたらします。 2 つの分子配列決定法の診断性能、技術的要件、およびコストが異なるため、この研究は基本的な情報を提供し、臨床現場での使用をガイドします。

市中感染性胸膜感染症の病因は議論の余地があります。 細菌が肺実質を通って胸膜腔に移動するという従来の考えは、(1) 肺炎と胸膜感染症の原因病原体のスペクトルが異なること、(2) 肺炎の放射線学的証拠がないこと、および (3) 嫌気性菌が頻繁に感染することによって挑戦されました。胸水培養で見られますが、酸素分圧が高いため、正常な肺実質ではまれです。 したがって、病原体の最終的な発生源を理解し、胸膜腔に侵入する経路を理解することは、胸膜感染の予防と治療における重要なステップです。 現在、胸膜感染症の胸膜液中の微生物叢と、口腔および消化管内の細菌叢を関連付ける証拠は非常に限られています。

この研究の目的は、胸膜感染症の原因となる細菌の全範囲を特徴付け、従来の培養、16S rRNA遺伝子アンプリコン、およびショットガンメタゲノムシーケンシングの間で病原体を特定する診断性能を比較することです。 原因菌の抗菌薬耐性パターン、胸膜感染症の臨床転帰も、異なる方法で同定された細菌学のパターンによって分類されるように、グループ間で比較されます。