DNA microarrays for the diagnosis of infectious diseases

The diagnosis of bacterial infections relies on isolation of the bacterium, which is rarely achieved when needed for patient management. Furthermore, culture is poorly suited to the diagnosis of polymicrobial infections. Finally, a syndromic approach should target both bacteria and viruses causing the same syndrome. The detection of specific DNA sequences in clinical specimen, using DNA microarrays, is an alternative. Microarrays were first used as a diagnostic tool in 1993, to identify a hantavirus associated with an outbreak of acute respiratory diseases. The main advantage of microarrays is multiplexing, enabling exploration of the microbiota and pathogen detection in bacteremia, respiratory infections, and digestive infections: circumstance in which DNA arrays may lack sensitivity and provide false negatives. Enrichment of sampling can increase sensitivity. Furthermore, chips allow typing Streptococcus pneumoniae and detecting resistance in Staphylococcus aureus (MRSA) and Mycobacterium tuberculosis (rifampicin, isoniazid, fluoroquinolones). However, the cost and high technical requirements remain a problem for routine use of this bacterial infection diagnostic technology.

RésuméLe diagnostic des infections bactériennes repose sur l’isolement du pathogène, qui est rarement réalisé dans le temps du soin. La culture est mal adaptée au diagnostic des infections polymicrobiennes. Enfin, une approche syndromique doit cibler en parallèle les bactéries et les virus responsables d’un même syndrome. Une alternative est la détection de séquences ADN spécifiques dans l’échantillon clinique par les puces à ADN, dont la première application en 1993 était l’identification d’un hantavirus associé à une épidémie de maladies respiratoires. L’avantage essentiel des puces à ADN est le multiplexage, permettant l’exploration des microbiotes et la détection des pathogènes au cours des bactériémies, des infections respiratoires et des infections digestives, situation dans laquelle les puces à ADN peuvent manquer de sensibilité et donner des faux-négatifs. Une étape d’enrichissement du prélèvement peut palier cette limite. Également, les puces permettent le typage de Streptococcus pneumoniae et la détection de la résistance chez Staphylococcus aureus (méthicilline) et Mycobacterium tuberculosis (rifampicine, izoniaside, fluoroquinolones). Le coût et la technicité demeurent deux freins au déploiement en routine de cette technologie pour le diagnostic des infections bactériennes.