用于识别感染的新血液测试可以减少全球抗生素的过度使用

在发展中国家，大多数抗生素处方不仅毫无意义(估计有70%到80%的抗生素是用于治疗病毒感染的，而这些药物并不能治疗病毒感染)，而且还有害，因为过度使用抗生素会加速抗生素耐药性。

美国也存在类似的问题30%至50%的抗生素处方用于病毒感染。

现在，斯坦福大学医学研究人员和他们的同事开发了一种新的基于基因表达的测试，可以让世界各地的医生快速准确地区分细菌和病毒感染，从而减少抗生素的过度使用。这种测试是基于病人的免疫系统对感染的反应。

这是第一次诊断测试在不同的全球人群中验证——占更广泛的细菌感染范围——并且是唯一一个满足世界卫生组织和创新新诊断基金会设定的准确性目标的抗生素耐药性．

这些目标包括区分细菌和病毒感染的至少90%的敏感性(正确识别真阳性)和80%的特异性(正确识别真阴性)。

的新的测试在12月20日发表于细胞报告医学．

医学和生物医学数据科学副教授、该论文的高级作者Purvesh Khatri博士说:“抗菌素耐药性正在持续上升，因此在减少不适当的抗生素使用方面做了很多努力。”“准确诊断患者是细菌感染还是病毒感染是全球最大的健康挑战之一。”

现有的方法包括培养病原体培养皿中这需要几天的时间，或者聚合酶链反应(PCR)检测，这需要知道要寻找的特定病原体。

这就是为什么在许多情况下，“医生凭经验开抗生素，”卡特里说。“他们说，‘我们会给你抗生素，如果你好转了，你就得了细菌感染．如果你不这样做，你就会感染病毒，我们就会停止使用抗生素。’”

问问免疫系统

该测试是一种新的诊断测试，它观察宿主的反应，即患者的免疫系统如何反应，以确定感染的类型。他们测量与宿主免疫反应有关的某些基因的表达。

卡特里说:“免疫系统已经这样做了数百万年，不断地学习什么是细菌，什么是病毒，以及如何对它们做出反应。”“我们可以询问免疫系统，而不是寻找病毒本身。”

然而，由于这些宿主反应测试是使用西欧和北美的数据设计的，因此未能考虑到低收入和中等收入国家普遍存在的感染类型。特别是，他们很难区分细胞内细菌感染和病毒感染之间更细微的区别。

Khatri说:“流行病学上，发达国家的细菌感染通常来自于在人体细胞外复制的细菌。”这些细胞外细菌包括大肠杆菌和引起链球菌性咽喉炎的细菌。在发展中国家，常见的细菌性感染，如斑疹伤寒和结核病，是由细胞内细菌引起的，它们在人体细胞内复制，病毒也是如此。

“免疫系统根据是细胞外细菌感染还是细胞内细菌感染，有不同的反应，”卡特里说。“这很棘手，因为一旦细菌进入细胞，这些途径就会与病毒感染反应重叠。”

目前的宿主反应测试可以区分细胞外细菌感染和病毒感染，准确率超过80%，但它们只能识别40% - 70%的细胞内感染。

不同的数据

为了开发一种可以区分两种类型的细菌感染和病毒感染的诊断测试，Khatri的团队使用了来自35个国家的公开基因表达数据。这些样本包括4754个来自不同年龄、性别和种族的已知感染人群的样本。卡特里说，患者、感染病例和数据类型的多样性更能代表现实世界。

使用机器学习在这些样本的一半中，他们确定了8个基因在细菌感染和病毒感染中表达不同。他们在剩下的样本和从尼泊尔和老挝收集的300多个新样本上验证了他们的8个基因测试。

他们发现，这8个基因可以高精度地区分细胞内和细胞外细菌感染与病毒感染，达到90%的敏感性和90%的特异性。这是第一个符合(并超过)世界卫生组织和创新诊断基金会提出的标准的诊断测试。

“我们已经证明，这个8个基因的签名在区分细菌和细菌方面具有更高的准确性和更强的泛化性病毒感染无论是细胞内还是细胞外，无论患者是发达国家还是发展中国家，是男性还是女性，是婴儿还是80岁的老人，”卡特里说。

他希望这种新的诊断测试最终可以转化为即时检测，并被发达国家和发展中国家的医生采用，因为它只需要血液样本，并且可以在30到45分钟内完成。他的团队已经申请了这项测试的专利。