Pathogen profiling of inflammatory eye diseases with metagenomic deep sequencing in a tertiary referral center

Wenn das Auge entzündet ist, kann die Welt schnell grau und verschwommen werden. Dieser Zustand, bekannt als Uveitis, ist eine der weltweit führenden Ursachen für Blindheit, doch für viele Patienten bleibt der Grund hinter der Schwellung ein Rätsel. Ärzte versuchen traditionell, dieses Rätsel zu lösen, indem sie nach spezifischen Verdächtigen mittels gezielter Tests suchen, ganz so, als würde man prüfen, ob ein Schlüssel in ein paar bestimmte Schlösser passt. Sie suchen vielleicht nach häufigen Viren oder Bakterien, aber wenn der Übeltäter etwas Seltenes, Ungewöhnliches oder im Labor schwer zu züchten ist, bleiben diese Standardtests oft leer ausgehen. Dies lässt die Patienten ohne eine klare Diagnose und ohne die richtige Behandlung zurück, während die Entzündung ungehindert fortschreitet. Ein neuerer Ansatz namens metagenomische Tiefensequenzierung bietet einen anderen Weg, das Problem zu betrachten. Anstatt nach einem einzelnen bekannten Verdächtigen zu jagen, liest diese Methode das genetische Material von allem, was in einer Flüssigkeitsprobe vorhanden ist, was es Wissenschaftlern ermöglicht, jeden lebenden Organismus – Bakterien, Viren, Pilze oder Parasiten – zu identifizieren, ohne vorher genau wissen zu müssen, wonach sie suchen.

In einer Studie, die an einem großen Zentrum für Augenheilkunde im Südosten der USA durchgeführt wurde, wandten Forscher diesen breit gefächerten Ansatz auf einundvierzig Patienten an, die unter unerklärlicher Augenentzündung litten. Das Team entnahm den Patienten Flüssigkeit aus dem Inneren der Augen, wobei Proben entweder aus der vorderen Kammer oder aus dem hinteren Teil des Auges genommen wurden, und schickte diese an ein spezialisiertes Labor zur tiefen genetischen Analyse. Während die Patienten auch standardmäßige medizinische Tests durchliefen, wie etwa Kulturen und spezifische Virustests, wollten die Forscher sehen, ob die neue Sequenzierungsmethode Erreger finden konnte, die die traditionellen Werkzeuge übersehen hatten. Die Ergebnisse zeigten, dass fast jeder vierte Patient einen nachweisbaren infektiösen Organismus trug, den die Standardtests nicht identifiziert hatten.

Die Studie ergab, dass die Ursachen der Augenentzündung in dieser Patientengruppe weita viel vielfältiger waren als bisher angenommen. Unter den einundvierzig Personen identifizierte die Sequenzierung zwölf Pathogen-Fälle bei elf Patienten, was eine Vielzahl von Arten darstellte, darunter Bakterien wie Klebsiella pneumoniae und Streptococcus pneumoniae, Viren wie Varizella-Zoster und Rubella, Pilzorganismen wie Candida parapsilosis und sogar Parasiten wie Toxocara canis. Bei sieben der elf Patienten, die positiv auf eine Infektion getestet wurden, war die neue Methode das einzige Verfahren, das den Keim erfolgreich identifizierte. Beispielsweise wurde bei einem Patienten mit einer langen Vorgeschichte rezidivierender Entzündungen Rubella-Virus-RNA gefunden, ein Befund, den die Standardtests nicht erfasst hatten. Ein anderer Patient, dessen Augenentzündung nicht auf Steroide ansprach, wurde nach der Sequenzierungsanalyse als Träger einer parasitären Infektion identifiziert. In diesen Fällen ermöglichte die Identifizierung der wahren Ursache den Ärzten den Wechsel zur korrekten Medikation, wie etwa antiparasitären Medikamenten, was zur Abklingen der Entzündung führte.

Die Forscher merkten an, dass die neue Methode besonders effektiv war, wenn Flüssigkeit aus dem hinteren Teil des Auges, dem Glaskörper, entnommen wurde, wo sie bei mehr als einem Drittel der Proben Erreger fand. Die Studie hob jedoch auch hervor, dass dieses leistungsstarke Werkzeug kein Ersatz für das klinische Urteilsvermögen ist. Die Sequenzierungsmethode ist so empfindlich, dass sie manchmal genetisches Material von Organismen nachweisen kann, die zwar vorhanden, aber nicht tatsächlich ursächlich für die Krankheit sind. Daher müssen Ärzte die Ergebnisse sorgfältig interpretieren und die genetischen Befunde mit den Symptomen und der Krankengeschichte des Patienten abgleichen. Obwohl die Studie durch ihre geringe Größe und die Tatsache, dass sie in einem einzigen spezialisierten Zentrum stattfand, begrenzt war, legen die Ergebnisse nahe, dass dieser unvoreingenommene Ansatz eine wertvolle Ergänzung für den diagnostischen Werkzeugkasten sein kann, insbesondere bei komplexen Fällen, in denen die Ursache der Blindheit unbekannt bleibt. Indem sie ein breiteres Netz auswerfen, bietet die metagenomische Tiefensequenzierung einen klareren Weg zum Verständnis der verborgenen mikrobiellen Welt innerhalb des entzündeten Auges.