Ny metod att diagnostisera sepsis kan spara tid och bidra till att rädda liv

Teamet från KTH och Uppsala universitet, vars forskning publicerats i Nature Publishing Journal Digital Medicine, säger att deras diagnostiska process är ett snabbare alternativ till den bakterieodlingsprocess som sjukhusen oftast använder för att upptäcka misstänkta blodomloppsinfektioner.

I den nya metoden används först en centrifug för att separera bakterier från blodkroppar, och sedan automatisk mikroskopi. Detta gör det möjligt att upptäcka en bakterieinfektion redan inom två timmar med hjälp av programvara som tränats av AI, säger Henar Marino Miguelez, doktorand vid KTH. Hon och doktoranden Mohammad Osaid är studiens huvudförfattare.

Det kan jämföras med att sjukhuslaboratorier ofta behöver minst en dags inkubation innan tillväxten av infektiösa bakterier börjar visa sig i blododlingar.

-Att diagnostisera sepsis är en kamp mot klockan. För varje timme som går innan behandlingen av septisk chock kan påbörjas så minskar överlevnadsgraden med 8 procent, säger Henar Marino Miguelez.

Genom att möjliggöra en snabb identifiering av patogener, kan lämplig antibiotikabehandling påbörjas tidigare, säger Wouter van der Wijngaart, professor vid KTH som leder forskning inom mikrofluidiska och biomedicinska system.

Vid misstänkt sepsis brukar patienten vanligtvis behandlas med bredspektrumantibiotika, åtminstone tills patogenen identifierats. Men den försiktighetsåtgärden innebär också en risk eftersom antibiotika är giftigt för kroppen, och även angriper nyttiga tarmbakterier, samt främjar uppkomsten av antibiotikaresistenta stammar.

 - Det tar två till fyra dagar för ett sjukhus att bli säkra på vilken antibiotika de ska behandla en blodinfektion med. Vi försöker göra detta på fyra till sex timmar, säger Wouter van der Wijngaart.

I tester med blodprover spetsade med bakterier upptäckte det nya systemet E. coli, K. pneumoniae och E. faecalis på kliniskt relevanta nivåer, så låga som 7 till 32 bakterier per milliliter blod.

Metoden visade sig fungera bra med dessa bakterier, men dock inte för Staphylococcus aureus, som gömmer sig i blodproppar. Henar Marino Miguelez säger att de arbetar på att åtgärda detta.

I forskarnas process för diagnostik används en "smart centrifugering", där blodprover centrifugeras ovanpå ett ämne som får bakterier att flyta uppåt, medan blodkropparna sedimenterar nedåt, vilket leder till ett separat lager av vätska som innehåller bakterier men inga blodkroppar. Denna vätska injiceras sedan i ett chip med mikrokanaler, där den flödar lätt.

Mycket små fällor i chipet fångar in de separerade bakterierna, och bakterietillväxt blir snabbt synlig i automatiserade timelapse-mikroskopibilder som analyseras av maskininlärningsprogramvaran.

Detta var ett samarbete mellan tre olika forskningsteam: Wouter van der Wijngaarts team vid KTH, Johan Elfs team vid Uppsala universitet och Carolina Wählbys team vid Uppsala universitet.

Forskningen initierades inom ramen för projektet SSF ARC19-0016 vid Uppsala Antibiotikacentrum och fick finansiering från Stiftelsen för Strategisk Forskning (SSF) och Vetenskapsrådet (VR).

För mer information kontakta:

Wouter van der Wijngaart, professor KTH, tel. 073-325 40 21, e-post: wouter@kth.se