Celvrij DNA heeft meerwaarde bij diagnose en monitoring

Het analyseren van celvrij DNA in bloed kan helpen bij het vaststellen van verschillende aandoeningen. Recent zijn 2 studies met celvrij DNA gepubliceerd: voor surveillance van infecties na hematopoëtische stamceltransplantatie en voor detectie van osteoarticulaire infecties.   

Celvrij DNA bestaat uit korte DNA-fragmenten die in bloed vrijkomen uit weefsels. De fragmenten kunnen worden geïsoleerd en gesequenced. Identificatie van celvrij DNA gebeurt onder andere met de Karius-test (KT), die gebruikmaakt van zogeheten ‘shotgun metagenomic sequencing’ (sMGS). De techniek van sMGS voor detectie van microbieel celvrij DNA (mcfDNA) in perifeer bloed is veelbelovend gebleken voor toepassing bij verschillende patiëntpopulaties.  

Na stamceltransplantatie

De ene studie¹ onderzocht de klinische toepasbaarheid en validiteit van de KT als middel voor infectiesurveillance bij patiënten na hematopoëtische stamceltransplantatie (HCT). Het diagnosticeren en monitoren van infecties na HCT is cruciaal voor uitkomsten bij deze patiënten. Maar conventionele diagnostische methoden hebben beperkingen vanwege onder andere de lage hoeveelheid testmateriaal, variabiliteit in laboratoria wat betreft referentiewaarden voor bijvoorbeeld cytomegalovirus (CMV) en de noodzaak voor meerdere testen om alle pathogenen te detecteren. 

De observationele, prospectieve cohortstudie was met volwassen HCT-patiënten en omvatte monitoring van CMV en infectiedetectie in vergelijking met standaard microbieel testen (SMT). Achtereenvolgende Karius-testen werden gedaan vanaf 1 sample binnen 14 dagen voor HCT, daarna wekelijks van 7 tot 63 dagen na transplantatie en vervolgens maandelijks van 3 tot 12 maanden na HCT. De diagnostische waarde van KT versus CMV PCR (‘polymerase chain reaction’) werd geëvalueerd met sensitiviteit (‘positive percent agreement’) en specificiteit (‘negative percent agreement’).   

Meer en eerdere detectie

Er waren 70 deelnemers, met een gemiddelde leeftijd van 50 jaar. Medische dossiers werden geanalyseerd op infecties (< 12 maanden post-HCT). 2 artsen beoordeelden KT-resultaten voor infecties zonder positieve SMT, om vast te stellen of enige detectie een waarschijnlijke oorzaak was. Het verschil in tijd werd berekend tussen pathogeendetectie met KT en het begin van de infectie. 

Voor CMV-surveillance was de sensitiviteit 100% en de specificiteit 90%. Er was een sterke correlatie tussen CMV-DNA en KT-moleculen per microliter. Er waren 32 SMT+/KT+ infecties, waarvan KT er 26 eerder identificeerde dan SMT (mediaan: -12 dagen). Bovendien werden 5 diagnostisch moeilijke pathogenen geïdentificeerd door KT, maar niet door SMT. 

De onderzoekers concluderen dat KT CMV detecteert met hoge nauwkeurigheid en correlatie met kwantitatieve PCR. Bij infecties liet KT vergeleken met SMT klinische meerwaarde zien door meer en eerdere detectie van pathogenen. 

Osteoarticulaire infecties

De andere studie² evalueerde de toepassing van de KT voor de diagnose van osteoarticulaire infecties (OAI’s). Dat is een heterogene groep infecties, met een grote impact op gezondheid. De incidentie ervan neemt toe, met name bij ouderen, mensen met diabetes of immuunsuppressie en mensen met een orthopedisch implantaat. Effectief management van OAI’s is gebaseerd op nauwkeurige identificatie van pathogenen. Maar vanwege de lage opbrengst van bloedkweken voor verantwoordelijke infecties, hangt de diagnose vaak af van invasieve monstername voor microbiologische analyse. Desondanks wordt de veroorzaker van een infectie in 35-50% van de gevallen niet gevonden. Het diagnosticeren van OAI’s kent dus significante uitdagingen.  

De onderzoekers deden een retrospectieve analyse met KT van 73 patiënten met vermoedelijke OAI’s in de Mayo Clinic (VS). Zij verdeelden de klinische impact van KT op OAI-diagnose en -management in 4 categorieën: (1) KT kon een bestaande diagnose bevestigen; (2) KT ondersteunde de diagnose van niet-infectieuze ziekten; (3) KT stelde een onverwachte diagnose; (4) KT voegde geen relevante informatie toe.  

Hogere nauwkeurigheid

In het cohort van 73 patiënten leverde KT positieve resultaten bij 22 van 43 geïnfecteerde patiënten. Van deze 22 kwamen 11 gevallen overeen met de gebruikelijke diagnose, terwijl KT bij 5 patiënten een onverwachte diagnose stelde. De diagnose van vertebrale osteomyelitis of OAI’s met endocarditis of endovasculaire infectie werden statistisch geassocieerd met zekere, waarschijnlijke of mogelijke diagnostische zekerheid van de uitkomst van KT.  

De onderzoekers concluderen dat KT bij complexe OAI’s de diagnostische nauwkeurigheid verhoogde met 11,6%, vooral bij vertebrale osteomyelitis en infecties met endocarditis of endovasculaire complicaties. De resultaten onderstrepen de bruikbaarheid van KT in het diagnostische proces voor ingewikkelde gevallen van OAI’s. Mogelijk verandert dit het klinische management voor een significante subpopulatie patiënten, aldus de onderzoekers.  

Bron: 

1. Fung M, Patel N, DeVoe C, et al. Utility of Serial Microbial Cell-free DNA Sequencing for Inpatient and Outpatient Pathogen Surveillance Among Allogeneic Hematopoietic Stem Cell Transplant Recipients. Open Forum Inf Dis. 2024;11(8):ofae330. 
2. Petri F, Mahmoud OK, Ranganath N, et al. Plasma Microbial Cell-free DNA Next-generation Sequencing Can Be a Useful Diagnostic Tool in Patients With Osteoarticular Infections. Open Forum Inf Dis. 2024;11(7):ofae328.