Zakażenia układu moczowego (ZUM) należą do najbardziej powszechnych schorzeń infekcyjnych u ludzi. Szacuje się, że aktualnie stanowią one około 20% wszystkich zakażeń pozaszpitalnych i 40–50% zakażeń wewnątrzszpitalnych. Multidyscyplinarny zespół naukowców z Gdańskiego Uniwersytetu Medycznego, pod kierownictwem dr hab. Tomasza Jarzembowskiego z Zakładu Mikrobiologii Lekarskiej, opracował metodę, która może pomóc rozwiązać problemy diagnostyczne i w efekcie poprawić skuteczność leczenia.
Wśród osób cierpiących na ZUM na szczególną uwagę zasługują pacjenci obciążeni chorobami, które skutkują spadkiem odporności, co może doprowadzić do rozwoju zakażenia uogólnionego i sepsy. Grupą szczególnie narażoną na ZUM i powikłania z tego powodu są pacjenci z przewlekłą chorobą nerek (PChN), których z roku na rok przybywa. Aktualnie w Polsce ponad 4 mln. osób cierpi na choroby nerek, a co roku rozpoczyna leczenie nerko-zastępcze ponad 100 osób na milion mieszkańców. Częstość występowania PChN wynika z dużego rozpowszechnienia chorób cywilizacyjnych, przede wszystkim cukrzycy, nadciśnienia tętniczego i miażdżycy.
W mikrobiologicznej diagnostyce zakażeń układu moczowego stosuje się badanie polegające na posiewie określonej objętości moczu, pobranego metodą środkowego strumienia, na podłoża bakteriologiczne i, po ich inkubacji (37℃, 24h), ocenie czy ilość wyhodowanych bakterii przekracza wartość referencyjną, odpowiadającą tzw. znamiennej bakteriurii. Obowiązujący schemat diagnostyczny został opracowany jeszcze w latach 50-tych ubiegłego wieku, i, niestety, w przypadku coraz częstszego obecnie występowania wielu współistniejących czynników ryzyka ZUM, takich jak immunosupresja czy wady anatomiczne układu moczowego, nie daje wyników rozstrzygających. Dodatkowo, wymogi dotyczące pobierania i przesyłania moczu do badania powodują, że badanie to często traci swoją wartość diagnostyczną, co wymusza potrzebę poszukiwania nowych rozwiązań. Pomysł opracowania takiego rozwiązania pojawił się w toku przeprowadzonych przez autorów projektu badań, a poczynione obserwacje doprowadziły do zaprojektowania i wykonania pojemnika dedykowanego metodzie pozwalającej na ocenę ryzyka rozwoju zakażenia bez ograniczeń tradycyjnego posiewu i zastosowanie nowej metody diagnostycznej ZUM w badaniach laboratoryjnych.
Fot. 1. Zestaw diagnostyczny do oceny ryzyka rozwoju zakażenia u pacjentów z bakteriurią.autor: Paweł Sudara
Fot. 2. Kupony pokryte biofilmem bakteryjnym są poddawane inkubacji w płytkach zawierających zawiesinę monocytów.autor: Paweł Sudara
W dnie pojemnika umocowane zostały dwa polistyrenowe kupony, na których w trakcie inkubacji moczu osadzają się i tworzą biofilm obecne w nim bakterie. W kolejnym etapie kupony pokryte biofilmem bakteryjnym, aseptycznie, są przenoszone do płytek zawierających zawiesinę monocytów i poddawane 60 minutowej inkubacji, po której, za pomocą cytometrii przepływowej, następuje ocena zmian w parametrach monocytów po kontakcie z bakteriami.
Wprowadzone do diagnostyki ZUM w ciągu ostatnich lat rozwiązania pozwalają na szybkie badania przeglądowe, nie zastępują jednak badania mikrobiologicznego i nie eliminują jego ograniczeń. Metody biochemiczne, podobnie jak testy na obecność esterazy leukocytów, charakteryzują się dużą czułością i pozwalają na wykluczenie zakażenia, ale nie wykazują wystarczającej swoistości, w związku z czym wymagają potwierdzenia. Test paskowy na wykrywanie azotynów w moczu, z kolei, jest szybkim badaniem przesiewowym na obecność bakteriomoczu, jednak charakteryzuje się stosunkowo niską czułością (36-57%), a dodatkowo są przypadki, w których przydatność oceny azotynów w moczu bywa ograniczona (np. zakażenia z mniejszą liczbą bakterii w moczu, zakażenia o etiologii drobnoustrojami nieredukującymi azotanów do azotynów itp.). W przeciwieństwie do tych rozwiązań, opracowany zestaw diagnostyczny do badania moczu umożliwia znaczące ograniczenie błędów przed laboratoryjnych i uproszczenie sposobu interpretacji wyników. Zasada badania oparta jest na opatentowanym przez autorów sposobie różnicowania bakteriurii na kategorie: obarczoną dużym ryzykiem rozwoju zakażenia inwazyjnego oraz na wynikającą z kontaminacji dolnego odcinka cewki moczowej, którą należy uznać za fizjologiczną.
Wstępne badania z użyciem zaproponowanego zestawu wykazały, że zróżnicowana aktywacja monocytów współwystępuje z różnicami w profilu białkowym wyizolowanych bakterii. W związku z powyższym, autorzy projektu nawiązali współpracę z wiodącym europejskim ośrodkiem NOVA School of Science and Technology Uniwersytetu w Lizbonie, specjalizującym się w analizach białkowych. Planowane są badania, które pozwolą zidentyfikować białka bakteryjne o kluczowym znaczeniu dla rozwoju ZUM, co pozwoliłoby skrócić czas analizy. Kolejnym kamieniem milowym rozwoju opracowanej metody będzie modyfikacja stworzonego prototypu kubeczka diagnostycznego, w celu jego przygotowania do wdrożenia rynkowego.
Twórcami nowej metody diagnostycznej są: dr hab. Tomasz Jarzembowski, dr hab. Lidia Piechowicz i dr Katarzyna Wiśniewska z Zakładu Mikrobiologii Lekarskiej, prof. Ewa Bryl i dr Agnieszka Daca z Zakładu Patologii i Reumatologii Doświadczalnej oraz prof. Jacek Witkowski z Katedry i Zakładu Fizjopatologii.
Projekt realizowany jest w ramach programu Inkubator Innowacyjności 4.0 finansowanego ze środków europejskich, w ramach projektu pozakonkursowego „Wsparcie zarządzania badaniami naukowymi i komercjalizacja wyników prac B+R w jednostkach naukowych i przedsiębiorstwach”, realizowanego w ramach Programu Operacyjnego Inteligentny Rozwój 2014-2020 przez Centrum Transferu Technologii GUMed. W ramach projektu została sfinansowana realizacja prac badawczo-rozwojowych, a także zapewniono kompleksową opiekę w zakresie ochrony praw własności intelektualnej, w ramach której opracowany wynalazek został zgłoszony do ochrony w Europejskim Urzędzie Patentowym.
Autor: dr Katarzyna Wiśniewska
oprac. CTT GUMed: Marcin Stolarek
