Eén metagenomische test voor detectie van alle virussen in één keer tegelijk

Delen via:

Ellen Carbo promoveerde op 17 mei aan de Universiteit Leiden op haar proefschrift getiteld ‘Metagenomic sequencing in clinical virology: advances in pathogen detection and future prospects’. Als promotor trad op prof. dr. A.C.M. Kroes. Dr. J.J.C. de Vries en dr. I.A. Sidorov waren copromotoren. Carbo is werkzaam als medisch moleculair microbioloog in opleiding in het Amsterdam UMC en is tevens coördinator van de special interest group bioinformatics voor de Nederlandse Vereniging voor Medische Microbiologie (NVMM).

Foto: Froukje Vernooij

Wat was het doel van je promotieonderzoek? 

Om virussen te detecteren zoekt men in de hedendaagse diagnostiek gericht naar een of meerdere specifieke virussen. Vaak wordt dit gedaan door het inzetten van een gerichte polymerase chain reaction (PCR)-test. Hiervoor moet men echter wel al een vermoeden hebben welk virus bij een patiënt wordt verwacht. Vaak is het vermoeden echter onjuist of heeft men geen idee welk virus wordt verwacht. Het doel van dit promotieonderzoek was daarom om één metagenomische test op te zetten om alle virussen in één keer tegelijk te detecteren direct vanuit een patiëntenmonster. Bij deze test wordt het hele metagenoom in kaart gebracht door al het genetisch materiaal, rechtstreeks uit een patiëntenmonster, op te werken en te analyseren op de aanwezigheid van virale micro-organismen. 

Wat wil jij dat de klinische dokter van jouw onderzoek weet? 

Metagenomic sequencing biedt de optie om bij infecties waarbij er met reguliere diagnostiek geen pathogeen wordt gevonden, toch de verwekker in kaart te brengen. In mijn promotieonderzoek heb ik alleen gekeken naar virussen, maar andere micro-organismen zijn ook in kaart te brengen met de metagenomische test, zonder dat je hier een kweek bij nodig hebt. De test is niet goedkoop en duurt nog relatief lang, maar zal indien dat verder wordt verbeterd veel vaker ingezet kunnen worden bij patiënten waar een verdenking op infectie blijft maar waar diagnostiek naar een pathogeen negatief blijft. Hierdoor zal bij meer patiënten een ziekteverwekker worden gevonden, waardoor er adequater behandeld kan worden.

Wat was het meest frustrerende onderdeel van je onderzoek?

Ingezonden patiëntenmateriaal bestaat vaak minder dan 0,1% uit virussen. Dat maakt het zoeken naar een eventueel aanwezig virus erg lastig; het is eigenlijk als zoeken naar een speld in een hooiberg. In veel patiëntenmaterialen bestaat het merendeel van het genetische materiaal uit humaan DNA en RNA, hiertussen moet je je virale materiaal zien terug te vinden en dan ook nog met een betrouwbare sensitiviteit.

Welk moment/inzicht bracht een doorbraak?

Wat de sensitiviteit van onze test erg ten goede is gekomen, is om – na het opwerken van samples voor next-generation sequencing (NGS) – met behulp van probes het virale materiaal uit een sample te selecteren alvorens te sequencen. Dit leidde ertoe dat we een 100 tot 10.000 keer zo hoge dekking hadden van onze virussen. 

Deze probes hebben duizenden virale targets, ook voor virussen die gewervelde dieren kunnen infecteren. De probes laten tevens enige mismatches toe, waardoor enkele mutaties in een virusgenoom niet meteen tot een negatieve test zouden leiden. Deze eigenschappen van de probes resulteerden er tevens in dat we meteen een werkend sequence-protocol hadden aan het begin van de COVID-19-pandemie. In onze probe-pool zaten probes voor vleermuis-coronasequenties, maar hiermee konden we het SARS-CoV-2-genoom ook meteen perfect in kaart brengen. 

Het is wenselijk om in verschillende laboratoria de metagenomische sequentietest te hebben, want het is ook een belangrijke toevoeging voor surveillance en monitoring bij eventuele nieuwe uitbraken.

Wat is de vervolgvraag die voortkomt uit jouw onderzoek?

Interessant zou zijn als we de test nog accurater zouden kunnen maken zonder gebruik van probes en zo al het genetisch materiaal in kaart brengen, zowel van de gastheer als van het micro-organisme. Dan zou de vervolgvraag namelijk zijn of we de metagenomische test tevens zouden kunnen gebruiken voor de bepaling van de causaliteit van een micro-organisme door middel van transcriptome sequentie-analyse, in plaats van de huidige diagnostiek waarbij we eigenlijk enkel bepalen of een micro-organisme aanwezig is. 

Tevens zouden we de metagenomische sequencedata kunnen gebruiken om te kijken naar genetische eigenschappen van het micro-organisme, zoals resistentie tegen medicatie, of eigenschappen van de gastheer zelf, zoals farmacogenetische profielen. Ook zouden we de metagenomische sequencedata kunnen inzetten voor oncologie en eventuele genetische eigenschappen die een inflammatie beïnvloeden. Een metagenomische test is wellicht iets uit de microbiologie, maar zou in de toekomst zoveel breder inzetbaar kunnen zijn dan enkel het speuren naar micro-organismen. De metagenomische test heeft daarom belangrijke toekomstperspectieven.

Wat neem je zelf mee uit jouw promotieonderzoek? 

Er is nog best veel onbekend over micro-organismen, zo zijn heel veel genomen van micro-organismen bijvoorbeeld nog niet eens volledig uitgewerkt. Met het complete werkveld moeten we zorgen dat micro-organismen en hun werking verder in kaart worden gebracht, dit zal uiteindelijk ook leiden tot betere patiëntenzorg met betrekking tot infecties. Wat ik dan ook erg belangrijk vind, is dat we de hoeveelheid sequencedata die we genereren volledig benutten, maar ook dat we deze sequencedata betrouwbaar verwerken. Dit is dan ook een reden voor het mede-coördineren van een kennisnetwerk voor bioinformatica binnen de medische microbiologie. 

PCR op verschillende luchtwegmonsters om Pneumocystis-pneumonie te diagnosticeren

nov 2024 | HIV, Pneumonie, Schimmelinfecties

Lees meer over PCR op verschillende luchtwegmonsters om Pneumocystis-pneumonie te diagnosticeren

Training gunstig bij inspanningsbenauwheid bij long COVID

nov 2024

Lees meer over Training gunstig bij inspanningsbenauwheid bij long COVID

Aandacht voor antimicrobiële resistentie en antibioticabeleid blijft nodig

nov 2024 | Antibioticaresistentie

Lees meer over Aandacht voor antimicrobiële resistentie en antibioticabeleid blijft nodig

Verstrekking PrEP via apotheek gestegen

nov 2024 | HIV, Virale infecties

Lees meer over Verstrekking PrEP via apotheek gestegen

Effect van maraviroc en/of metformine op levervetfractie bij hiv-geïnfecteerde volwassenen

nov 2024 | Hepatologie, HIV, Virale infecties

Lees meer over Effect van maraviroc en/of metformine op levervetfractie bij hiv-geïnfecteerde volwassenen

Klimaatverandering zorgt voor meer ‘exotische’ infectieziekten

nov 2024 | Parasitaire infecties, Vaccinatie

Lees meer over Klimaatverandering zorgt voor meer ‘exotische’ infectieziekten

Nationaal Hepatitis Delta webinar

28 mei 2024 | Hepatitis, Hepatologie, Virale infecties

Lees meer over Nationaal Hepatitis Delta webinar

Maternale vaccinatie ter preventie van RSV in kinderen

9 jan 2024 om 20:00 | Virale infecties

Lees meer over Maternale vaccinatie ter preventie van RSV in kinderen

RSV: inzichten en casuïstiek vanuit de eerste en tweede lijn

27 nov 2023 om 20:00 | Ouderen, Vaccinatie, Virale infecties

Lees meer over RSV: inzichten en casuïstiek vanuit de eerste en tweede lijn

CMV-infecties bij post-transplantatiepatiënten; een behandellandschap in ontwikkeling

6 jun 2023 | Stamceltransplantatie, Virale infecties

Lees meer over CMV-infecties bij post-transplantatiepatiënten; een behandellandschap in ontwikkeling

Vaccinatiezorg voor medische risicogroepen

11 aug 2022 | HIV, Stamceltransplantatie, Vaccinatie

Lees meer over Vaccinatiezorg voor medische risicogroepen

The ART of Preventing Kidney Damage

12 apr 2021 om 20:00 | HIV, Virale infecties

Lees meer over The ART of Preventing Kidney Damage

De zin en onzin van vaccineren

Bacteriële infecties, Vaccinatie, Virale infecties

Lees meer over De zin en onzin van vaccineren

Post CROI 2025

dinsdag 1 apr 2025 van 18:00 tot 21:30 | HIV, Virale infecties

Lees meer over Post CROI 2025

PrEP met islatravir als subdermaal implantaat

mrt 2021 | HIV, Virale infecties

Lees meer over PrEP met islatravir als subdermaal implantaat

Verdrievoudigde dosering rifampicine bij hiv in combinatie met tuberculose

mrt 2021 | Bacteriële infecties, HIV, Tuberculose, Virale infecties

Lees meer over Verdrievoudigde dosering rifampicine bij hiv in combinatie met tuberculose

Hoogdimensionaal onderzoek intestinale biopten COVID-19-patiënten

mrt 2021 | Virale infecties

Lees meer over Hoogdimensionaal onderzoek intestinale biopten COVID-19-patiënten

Convalescent plasma tegen COVID-19 bij patiënten met B-celdepletie

mrt 2021 | Virale infecties

Lees meer over Convalescent plasma tegen COVID-19 bij patiënten met B-celdepletie

AXL-remmer bemcentinib voorkomt COVID-19

mrt 2021 | Virale infecties

Lees meer over AXL-remmer bemcentinib voorkomt COVID-19

Langwerkend CAB + RPV: resultaten ATLAS-2M na 96 weken

mrt 2021 | HIV, Virale infecties

Lees meer over Langwerkend CAB + RPV: resultaten ATLAS-2M na 96 weken

Frequentie en ernst van COVID-19 bij mensen met hiv

mrt 2021 | HIV, Virale infecties

Lees meer over Frequentie en ernst van COVID-19 bij mensen met hiv

COVID-19 gepaard met stollingsbevorderende antifosfolipidenantilichamen

nov 2020 | Virale infecties

Lees meer over COVID-19 gepaard met stollingsbevorderende antifosfolipidenantilichamen

Soms langdurige huidproblemen na COVID-19

nov 2020 | Virale infecties

Lees meer over Soms langdurige huidproblemen na COVID-19

Multidisciplinaire podcastserie: CMV-infectie;
Diagnostiek en management na transplantatie

jun 2024 | Niertransplantatie, Stamceltransplantatie, Virale infecties

Lees meer over Multidisciplinaire podcastserie: CMV-infectie;
Diagnostiek en management na transplantatie

Innovatie in de zorg

nov 2019

Lees meer over Innovatie in de zorg

MedNet Infectieziekten 2024-04

nov 2024

Lees meer over MedNet Infectieziekten 2024-04

MedNet Infectieziekten 2024-02

mei 2024

Lees meer over MedNet Infectieziekten 2024-02

MedNet Infectieziekten 2024-01

mrt 2024

Lees meer over MedNet Infectieziekten 2024-01

MedNet Infectieziekten 2023-05

dec 2023

Lees meer over MedNet Infectieziekten 2023-05

MedNet Infectieziekten 2023-04

nov 2023

Lees meer over MedNet Infectieziekten 2023-04

MedNet Infectieziekten 2023-03

aug 2023

Lees meer over MedNet Infectieziekten 2023-03

MedNet Infectieziekten 2023-02

mei 2023

Lees meer over MedNet Infectieziekten 2023-02

MedNet Infectieziekten 2023-01

mrt 2023

Lees meer over MedNet Infectieziekten 2023-01

MedNet Infectieziekten 2022-05

dec 2022

Lees meer over MedNet Infectieziekten 2022-05