[发明专利]用于呼吸道感染的生物标记物

说明书

发明领域

本发明涉及一种用于确定患者的肺中细菌活性水平的方法。所述方法尤其意在(但非排他地)用于鉴别具有囊性纤维化(cystic fibrosis)的患者的肺中的细菌感染的存在和活性水平；或用于预测此种患者中感染的恶化。本发明的其他方面涉及用于确定肺部细菌感染的治疗的有效性的方法。

发明背景

在英格兰地区东部，每年需要80,000-125,000医院床位日数以治疗呼吸道感染患者。治疗的最具有挑战性的患者是最脆弱的：老年人，新生儿和患有慢性疾病如囊性纤维化(cystic fibrosis)(CF)，慢性阻塞性肺疾病(Chronic Obstructive Pulmonary疾病)(COPD)或HIV。具有慢性疾病病状的患者的呼吸道感染难以治疗：甚至最普通的呼吸道病原体的感染都可能是致命的。

很多CF患者被一种或多种病原体定殖，最常见的是铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)。该革兰氏阴性细菌定殖于CF患者并且逃避所有使其灭绝的尝试。其经历很多突然加剧(恶化)并且其引起的炎症导致肺功能的永久丧失。其还随时间变得对抗生素有抗性，使得每种后续的感染比前一次更难控制。这是将定殖的，适应性的，能复原的和致命的病原体。临床医生治疗CF患者的挑战是降低感染的数量和减少每个感染的严重度。这样做时，保持了肺功能并且增加了预期寿命。对于多数CF患者，导致脓毒症(sepsis)和多器官衰竭的肺感染是死亡的首要原因。

当存在由其他因素引发的感染的恶化时，铜绿假单胞菌(P.aeruginosa)感染成为问题。如果未立即和用正确的抗微生物药物治疗，患者可能要入院2-4周，直到感染可以被控制。该恶化和接着的肺部炎症可能伴随急剧的和经常永久的肺功能丧失和由病原体产生的外毒素的上升，这导致脓毒症(sepsis)。

在治疗感染的每个阶段，CF患者为了一些咨询，必需作为门诊患者行进到其门诊并看其临床医生。作为门诊患者控制感染的失败导致长期住院。控制频繁感染(CF患者一年可以遭受4-6次感染)的连续失败，将引起对健康的不可修复的破坏，这再次增加患者的寿命过程中的医疗费用。

重要的是注意不仅感染的存在对患者是有害的。很多患者将具有不间断的，低水平感染，其遭受周期性恶化。预测这些恶化的时间进程对治疗的管理是重要的。对于恶化的可能性，仅仅检测细菌的存在或缺失-例如，通过核酸测序-其本身将不提供有用信息，因为恶化可以由很多因素引发。

已知使用生物标记物，例如分泌的蛋白的存在作为用于感染的诊断法。例如，我们先前开发了简单的基于实验室的测试以测量患者的痰中的铜绿假单胞菌(P.aeruginosa)外毒素A(公知的由铜绿假单胞菌(P.aeruginosa)导致的感染的标记物)。

但是依赖于单个生物标记物以准确评估感染的状态是有问题的。例如，检测其他病原体的产品经常仅寻找毒素，例如已经上市的很多用于艰难梭菌(C.difficile)的快速测试。这些检测粪便样品中细菌毒素A和B的存在。在快速进行(30分钟)的同时，这些快速测试具有低准确性，因为毒素A和B可能不在所有感染期间产生或不能在给定样品中检出-与较慢的但更灵敏的通过传统的微生物学从样品培养细胞(2-3天)的方法相比这产生低的检测率。此外，人们相信细菌群体可以随时间改变产生的毒素或其他蛋白的特征以响应于环境因素；在给定的群体内，可以仅存在一些产生特定蛋白的细胞，而余下的细胞促成感染但其存活依赖于这些外源蛋白。还已知被定殖的患者中的给定的细菌群随时间推移从最初感染宿主的野生型突变。因此，检测单个蛋白作为恶化可能性的诊断法可能不是足够准确的。

为了避免差的准确性的风险，我们已在本发明中鉴定了几个生物标记物，所述生物标记物可以被定量测量。此外，我们还可以分析指示宿主对该病原体的响应状态的生物标记物。我们相信，在一起，可以使用这些标记物的组合以在患者感到不适前检测恶化，从而减少最初的抗生素开方的时间并因此降低感染的严重性。

Martin等人，Biometals(2011)24：1059-1067描述了检测囊性纤维化(cystic fibrosis)患者的痰中由铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)产生的铁载体。他们发现绿脓菌荧光素的存在和细菌数目之间的关联(但不是在148个患者中的21个中)；并且得出结论：细菌的量和临床状态之间不存在相关性。作者还得出结论：在恶化过程中，铁载体的水平不显著改变。因此，该出版物教导：利用铁载体的特征分析不能用于确定毒力水平。