Metagenômica Clínica da Endocardite Infecciosa (Meta-ENDO)

Antecedentes e Justificativa A endocardite infecciosa (EI) é uma infecção das válvulas cardíacas. A EI envolve principalmente bactérias, mais raramente fungos. A EI é uma doença incomum com uma incidência estimada de 1-12 casos por 100.000 habitantes por ano. O diagnóstico da EI baseia-se na coleta de amostras biológicas (hemoculturas e amostras peroperatórias) e sua cultura no laboratório de bacteriologia, denominados métodos convencionais.

Esse processo, praticamente inalterado desde a época de Pasteur, no final do século XIX, tem a desvantagem de permitir a detecção apenas das bactérias que podem ser cultivadas nas condições usuais de um laboratório. Se a maioria das bactérias patogênicas pode fazê-lo, algumas bactérias que podem estar envolvidas na EI (por exemplo, Coxiella sp., Bartonella sp., Tropheryma whipplei) requerem condições muito específicas para se multiplicar. Além disso, a ingestão prévia de antibióticos pelo paciente antes da coleta das amostras pode influenciar negativamente na cultura das amostras. O diagnóstico de EI é evocado considerando uma série de argumentos clínicos (febre, comportamento de risco microbiológico (hemocultura(s) positiva(s), sorologia (para Coxiella burnettii), ecografia (presença de massa intracardíaca, abscesso, vazamento e/ou desinserção de uma válvula), todos os quais são critérios menores e maiores para determinar a certeza de EI. O tratamento da EI baseia-se em antibióticos prolongados (4 a 6 semanas na maioria dos casos) e cirurgia valvular (segundo indicações precisas).

Em cerca de 10% dos casos, porém, as hemoculturas permanecem negativas. Estes são conhecidos como cultura negativa IE, que pode ser devido a antibióticos tomados antes da amostragem, a bactérias não cultiváveis ​​ou a fenômenos assépticos. Pode então ser utilizada a PCR de largo alcance que consiste na amplificação por PCR e sequenciação de uma fracção do gene que codifica o ARN 16S. Permite a identificação da bactéria patogênica, mas não informa sobre qualquer resistência adquirida aos antibióticos.

Conceito de metagenômica clínica A metagenômica clínica é definida como a aplicação de sequenciamento de alto rendimento (NGS) seguida de uma análise bioinformática específica para obter informações clínicas, ou seja, identificação de patógenos e previsão de sua suscetibilidade a antimicrobianos. O metagenoma de uma amostra (i.e. todos os genomas dos organismos presentes) contém virtualmente toda a informação necessária para o diagnóstico bacteriológico: o que é/são a(s) bactéria(s) patogénica(s), e a que antibióticos é/são suscetível(es). O conceito de metagenômica clínica se desenvolveu em paralelo com as novas tecnologias de sequenciamento de DNA introduzidas em meados dos anos 2000 e muito mais eficientes em termos de rendimento do que o método de sequenciamento descrito por Sanger. Embora esse conceito seja atraente, ainda existem muitos obstáculos para sua implementação. Primeiro, as amostras clínicas de infecções bacterianas geralmente contêm uma alta concentração de leucócitos, cujo genoma é cerca de 1.000 vezes maior que o da bactéria. Assim, o primeiro passo limitante para a metagenômica clínica é a necessidade de obter DNA bacteriano suficiente para permitir a preparação de bibliotecas de qualidade para sequenciamento, mas também para reduzir a concentração de DNA humano cujo sequenciamento é desnecessário neste contexto. Métodos estão disponíveis, mas sua avaliação para fins de metagenômica clínica é necessária. Em segundo lugar, a complexidade dos dados de bioinformática a serem gerenciados por um microbiologista exige que os dados sejam explorados da forma mais automatizada possível, juntamente com uma interface amigável, o que não é o caso hoje, mesmo que plataformas online estejam sendo desenvolvidas. A atribuição taxonômica de sequências, sua montagem, a identificação de genes e mutações cromossômicas associadas à resistência a antibióticos e o estabelecimento de uma ligação entre o determinante de resistência e a bactéria hospedeira são obstáculos adicionais à implementação da metagenômica clínica. Por fim, se o tempo de obtenção de resultados que podem ser explorados pelo microbiologista tende a diminuir, agora é comparável ao da cultura, a um custo muito maior. No entanto, a competição sustentada entre os fabricantes de sequenciadores deve manter seu declínio, como tem acontecido na última década.

Relevância do uso da metagenômica clínica na EI

O uso da metagenômica clínica no contexto da EI parece, portanto, relevante por várias razões:

• A maioria dos IE são monomicrobianos, o que sustenta o bom desempenho da metagenômica clínica de acordo com nossos resultados preliminares.
• A cultura de amostras intraoperatórias realizadas em contexto de EI é por vezes negativa, devido ao pré-tratamento antibiótico e/ou não cultivo nas condições de rotina do agente patogénico (ex. Bartonella spp ou Coxiella spp.), deixando espaço para melhorias.
• O tratamento da EI é um tratamento de longo prazo que requer um diagnóstico preciso de acordo com a suscetibilidade dos patógenos aos antibióticos. Se o patógeno não for encontrado na cultura, antibióticos de amplo espectro devem ser administrados ao paciente com duplo risco de falha terapêutica e toxicidade. No entanto, a metagenômica clínica pode fornecer informações sobre a sensibilidade aos antibióticos, mesmo no caso de uma cultura negativa.
• Na maioria dos casos, o diagnóstico microbiológico da EI não é um diagnóstico de emergência, o que é compatível com o uso de metagenômica clínica para o qual o tempo de implementação é no máximo 48-72h.

Assim, propomos avaliar o desempenho da metagenômica clínica no diagnóstico de EI.