Anneloes Van Rijn

Ontwikkelingen in de diagnostiek van virale luchtweginfecties en inzicht in de klinische implicaties van rhinovirus infecties

ALGEMENE INTRODUCTIE

Diagnose van virale luchtweginfecties
Respiratoire virussen, virussen die luchtweginfecties veroorzaken, kunnen op verschillende manieren worden gedetecteerd. Polymerase chain reaction (PCR) is tegenwoordig de meest gebruikte detectiemethode. Hierbij wordt een stukje van het genetische materiaal van het virus vermenigvuldigd, net zo lang tot de hoeveelheid boven de detectielimiet komt. Het nadeel van deze techniek is dat je van te voren moet bepalen naar welke virussen je gaat zoeken. Je kijkt namelijk naar specifieke stukken genetisch materiaal, en het aantal virussen dat je kan detecteren in één test is beperkt. Daarnaast kan het genetisch materiaal binnen een groep virussen variëren of veranderen, waardoor het specifieke stuk genetisch materiaal waar je naar zoekt er niet meer in zit. Metagenomic next generation sequencing (mNGS) is de nieuwste diagnostische ontwikkeling. Hiermee kan al het genetisch materiaal in één sample gedetecteerd worden. Groot voordeel is dat hierdoor naast de detectie van alle virussen in het sample (het viroom), ook additionele informatie over de virussen, zoals type, virulentie markers en gevoeligheid beschikbaar komt. Helaas zijn de kosten van deze detectiemethode hoog en is de doorlooptijd lang, alhoewel beiden snel afnemen. Syndromale testen, zoals ePlex® RP panel, zijn andere diagnostische ontwikkelingen, waarbij de meest voorkomende verwekkers van een ziektebeeld, syndroom, tegelijk getest worden. Daarnaast hebben ze als groot voordeel dat ze een hoge doorloopsnelheid hebben.

Rhinovirussen
Rhinovirussen zijn de meest voorkomende respiratoire virussen. Er zijn sinds de ontdekking van dit virus in de jaren 50 meer dan 160 types ontdekt. Deze 160 types worden onderverdeeld in rhinovirus species A, B en C.

Rhinovirussen staan bekend als verwekker van “verkoudheid”. Het klinische spectrum van rhinovirus infecties varieert echter van asymptomatisch tot ernstige onderste luchtweginfecties. Dit verschil in klinische presentatie is waarschijnlijk multifactorieel, maar welke factoren allemaal op welke manier een rol spelen is nog onduidelijk.

DIT PROEFSCHRIFT
Het doel van het onderzoek in dit proefschrift is tweeledig, (I) evalueren van nieuwe virale diagnostiek en (II) meer inzicht krijgen in de klinische implicaties van rhinovirus infecties.

Deel I: Toepassing en toegevoegde waarde van ontwikkelingen in respiratoire virale diagnostiek
In hoofdstuk 2 wordt een nieuw ontwikkelt mNGS protocol getest, waarbij met één voorbehandeling (in tegenstelling tot wat meestal gedaan wordt; een aparte voorbewerking voor de twee groepen virussen, RNA en DNA virussen) alle virussen in één test gedetecteerd worden. Dit protocol wordt geëvalueerd met 24 klinische kindersamples en vergeleken met PCR. Het ontwikkelde mNGS protocol had in dit cohort een goede sensitiviteit (bij 83% van de zieke patiënten is de test positief) en specificiteit (bij 94% van de niet zieke patiënten is de test negatief). In hoofdstuk 3 wordt met dit nieuw ontwikkelde mNGS protocol luchtwegmateriaal van 88 COPD patiënten met longaanvallen getest en gekeken naar het viroom en naar een mogelijk verband tussen de samenstelling van het viroom en de kliniek. Ook in dit geval wordt een goede sensitiviteit (96%) en specificiteit (98%) van mNGS t.o.v. PCR aangetoond. De negatief voorspellende waarde (dat bij een negatieve testuitslag de patiënt de ziekte ook echt niet heeft) was zelfs 100%, waardoor deze test uitermate geschikt is om in één keer alle respiratoire virussen uit te sluiten. Er kan geen link gevonden worden tussen de kliniek en de samenstelling van het viroom.

In hoofdstuk 4 wordt het belang van snelle diagnostiek onderzocht. Snelle syndromale diagnostiek (ePlex® RP panel) wordt vergeleken met PCR. Bij 64 patiënten met symptomen passend bij een luchtweginfectie werd tegelijk ePlex® RP panel en PCR diagnostiek aangevraagd. De testen waren qua sensitiviteit en specificiteit vergelijkbaar, maar de ePlex® RP panel gaf significant snellere resultaten (3,4 uur t.o.v. 27,1 uur voor PCR). Dit resulteerde in een reductie van 21 isolatiedagen en een mogelijke reductie van antimicrobiële therapie. Het syndromale testen middels de ePlex® RP panel resulteerde in 2 additionele pathogenen.

Deel II: Klinische implicaties van rhinovirus infecties
In hoofdstuk 5 worden de gevolgen van een rhinovirus infectie bij kinderen die aan hun hart werden geopereerd beschreven. Van de 163 kinderen testten 74 kinderen (45%) rhinovirus positief ten tijde van hun operatie. In tegenstelling tot onze verwachting hadden de kinderen met een rhinovirus infectie geen verlengde opnameduur op de kinder intensive care. Ze hadden zelfs een kortere opnameduur in het ziekenhuis en hadden minder vaak een klinische verdenking op een postoperatieve luchtweginfectie. In hoofdstuk 6 wordt gekeken naar de aanwezigheid van het rhinovirus in het bloed (viremie) van volwassenen en wordt gekeken naar een eventuele associatie met de ziekte ernst. Van de 27 volwassen patiënten met een aangetoonde rhinovirus infectie in de longen, werd bij vier patiënten rhinovirus in het bloed gevonden. Deze rhinovirus viremie wordt geassocieerd met een hogere mortaliteit (100% versus 22% van de patiënten zonder rhinovirus viremie). Tot slot wordt in hoofdstuk 7 de associatie tussen de verschillende rhinovirus species en de ziekte ernst beschreven. In 566 (19%) van de 3016 mensen die hun huisarts bezochten vanwege acuut hoesten/ klachten van de onderste luchtwegen werd rhinovirus aangetoond t.o.v. 67 (4%) van de 1677 asymptomatisch controles. Rhinovirus A kwam in verhouding vaker voor bij patiënten met klachten. Daarnaast hadden patiënten met een rhinovirus A infectie over het algemeen meer last van algehele malaise, dan patiënten geïnfecteerd met een ander species.

DISCUSSIE

In de toekomst, wanneer een reductie in doorloopsnelheid van de mNGS detectiemethode is behaald, zal mNGS waarschijnlijk het primaire diagnosticum zijn voor virale respiratoire infecties. Dit komt voornamelijk doordat mNGS in één test (I) alle virussen kan detecteren, (II) alle species en types kan differentiëren (in bv geval van het rhinovirus) en (III) resistentie kan aantonen, waardoor je mogelijk de ziekte ernst van de infectie kan voorspellen en de behandeling kan aanpassen in het geval van resistentie. Hierdoor zullen we effectiever op kunnen treden tegen de hoge morbiditeit en mortaliteit van respiratoire infecties.