Investigating laboratory capacity and whole genome sequencing practices to inform standardised protocols for bacterial genomic surveillance in Africa.

In veel delen van de wereld is koorts bij een pasgeborene een medisch noodgeval dat onmiddellijke en precieze actie vereist. Wanneer een baby sepsis ontwikkelt, een ernstige reactie op een infectie die zich via de bloedbaan kan verspreiden, bepaalt het specifieke type bacterie dat de ziekte veroorzaakt de beste behandelingswijze. Eén specifieke bacterie, bekend als Klebsiella pneumoniae, is een belangrijke oorzaak van deze gevaarlijke infecties in heel Afrika. Om te voorkomen dat deze infecties zich verspreiden en om ervoor te zorgen dat artsen de juiste medicijnen gebruiken, moeten wetenschappers precies weten welke stammen bacteriën aanwezig zijn en hoe ze zich gedragen. Decennialang vertrouwde het identificeren van deze ziektekiemen op het kweken ervan in een schaaltje en het observeren van hun reactie op chemicaliën, een proces dat tijd kost en vaak aan detail tekortschiet. Vandaag de dag is er een krachtiger hulpmiddel genaamd whole genome sequencing (volledige genoomsequencing) opgekomen. Deze methode leest de volledige genetische code van een bacterie, wat een gedetailleerde kaart biedt die niet alleen onthult wat de kiem is, maar ook hoe deze mogelijk resistent is tegen antibiotica en waar deze vandaan komt. Het gebruik van deze technologie om infecties te volgen zou levens kunnen redden, maar alleen als de laboratoria die het werk uitvoeren ook in staat zijn dit aan te kunnen.

Een team van onderzoekers trok uit om de huidige realiteit van deze technologie over het Afrikaanse continent te begrijpen. Ze wilden weten of ziekenhuizen en onderzoekscentra over de nodige instrumenten en vaardigheden beschikken om over te stappen van traditionele tests naar deze geavanceerde genetische surveillance. Om het antwoord te vinden, stuurden ze een gedetailleerde vragenlijst naar een breed netwerk van clinici en wetenschappers in vijfentwintig verschillende Afrikaanse landen. Het doel was om het landschap van de laboratoriumcapaciteit in kaart te brengen, met een specifieke focus op de stappen die nodig zijn om bacteriën te identificeren en hun genetisch materiaal te analyseren. De enquête verzamelde reacties van tweeënvijftig instellingen, wat een duidelijk beeld geeft van wat er vandaag de dag op de grond gebeurt.

De resultaten toonden een gemengd beeld van bekwaamheid en behoefte. Onder de instellingen die vragen beantwoordden over hun testmogelijkheden, rapporteerde zestig procent dat zij bloedkweken uitvoeren, een proces waarbij bloed uit een patiënt wordt afgenomen en in een speciale container wordt geplaatst om eventuele bacteriën te laten groeien. Zodra de bacteriën groeien, moeten ze worden geïdentificeerd. De meeste van deze laboratoria, zijnde eenentwintig procent, vertrouwen nog steeds op handmatische systemen die chemische reacties gebruiken om de soort van de bacterie te bepalen. Evenzo gebruiken achtentachtig procent een traditionele methode waarbij kleine papiertjes schijfjes die gedrenkt zijn in antibiotica worden gebruikt om te zien welke medicijnen de groei van de bacteriën stoppen. Hoewel deze methoden gevestigd zijn, zijn ze minder snel en minder gedetailleerd dan moderne genetische benaderingen. De fysieke apparatuur in deze labs is verrassend robuust in sommige gebieden; bijna elke respondent rapporteerde toegang te hebben tot een vriezer die temperaturen extreem laag kan bereiken, een centrifuge om monsters te centrifugeren en een machine om genetisch materiaal te amplificeren. Een specifiek type incubator die monsters zachtjes schudt om de groei te bevorderen, kwam echter minder vaak voor en was slechts beschikbaar in zestig zeven procent van de faciliteiten.

Toen de onderzoekers vroegen naar de bekwaamheid om whole genome sequencing uit te voeren, lieten de bevindingen zien dat meer dan de helft van de respondenten, vierenvijftig procent, het volledige proces binnen de eigen muren kan afhandelen. Deze workflow omvat het extraheren van het genetisch materiaal uit de bacteriën, het voorbereiden voor het aflezen en vervolgens het draaien van de sequencingmachine. De meeste van deze labs, achttentachtig procent, extraheren het DNA zelf, voornamelijk met kits die vertrouwen op kolommen om het genetische materiaal te filteren en te zuiveren. Naarmate het proces zich beweegt naar de latere stadia, zoals het analyseren van de enorme hoeveelheden gegevens die door de sequencingmachines worden geproduceerd, neemt de afhankelijkheid van externe hulp toe. Dit benadrukt een significante bottleneck: terwijl de fysieke sequencing plaatsvindt, worstelt het vermogen om de resultaten te interpreteren. Elke enkele respondent die de vraag over bio-informatica beantwoordde, gaf aan problemen te ervaren. Zij citeerden een gebrek aan toegang tot krachtige computers die in staat zijn complexe gegevens te verwerken, en een tekort aan ruimte voor de opslag van digitale bestanden.

De studie concludeert dat er een solide fundament van capaciteit aanwezig is om genomische surveillance voor neonatale sepsis te ondersteunen bij de deelnemende instellingen. Het vermogen om bacteriën te kweken en zelfs hun genomen te sequencen bestaat in meer dan de helft van de ondervraagde labs. Echter, de weg naar het volledig benutten van deze technologie is nog niet helder. De onderzoekers vonden dat er nog steeds aanzienlijke investeringen nodig zijn om bloedkweekprogramma's te versterken, betrouwbare toeleveringsketens voor de benodigde materialen te waarborgen, de sequencing-capaciteiten uit te breiden en de digitale infrastructuur op te bouwen die nodig is om de gegevens te analyseren en te delen. Deze bevindingen zullen helpen bij het vormgeven van gestandaardiseerde protocollen die passen bij de diverse realiteiten van laboratoria over het continent, zodat de belofte van genetische surveillance uiteindelijk de meest kwetsbare patiënten kan beschermen.