BioMérieux et Oxford Nanopore innovent avec un pacte sur le diagnostic des maladies infectieuses

NEW YORK - Le diagnostic clinique de routine des maladies infectieuses basé sur le séquençage de nouvelle génération s'est rapproché d'un véritable point de basculement alors que deux des plus grands acteurs de ces marchés - BioMérieux et Oxford Nanopore Technologies (ONT), respectivement - ont annoncé la semaine dernière qu'ils travaillaient ensemble pour explorer de nouvelles applications.

L'accord non exclusif, synchronisé avec l'ouverture du Congrès européen de microbiologie clinique et des maladies infectieuses (ECCMID) à Copenhague, sera la première incursion majeure dans le diagnostic des maladies infectieuses basé sur le NGS pour les deux sociétés. Cela survient un an après qu'Oxford Nanopore a annoncé la création d'une filiale de diagnostic, avec le diagnostic des maladies infectieuses comme l'un de ses objectifs.

Mark Miller, vice-président exécutif et directeur médical de BioMérieux, a déclaré dans une interview à l'ECCMID qu'une société internationale de diagnostic in vitro comme BioMérieux "ne peut pas être dans ce secteur et ignorer le séquençage".

Le partenariat commence avec trois projets dont le calendrier varie, a déclaré Miller. Le premier projet concerne la surveillance des maladies infectieuses et le suivi des épidémies, les entreprises validant le logiciel d'interprétation épidémiologique Episeq de BioMérieux avec les données générées par les séquenceurs ONT. BioMérieux a déjà une certaine familiarité avec ce sujet : en 2014, elle a collaboré avec Illumina pour valider et co-commercialiser Episeq avec les plateformes de séquençage Illumina pour la surveillance et la recherche clinique.

Ce projet pourrait se terminer dans les 12 prochains mois, a déclaré Miller, et constituera une première étape montrant que les entreprises peuvent travailler ensemble avec succès et que le séquençage des nanopores convient à l'identification et au typage des organismes infectieux.

Dans un projet à moyen terme, les partenaires prévoient de valider cliniquement et éventuellement de préparer la soumission réglementaire d'une plateforme basée sur le séquençage pour les tests de résistance aux médicaments contre la tuberculose.

L'ONT dispose déjà d'un flux de travail pour le profilage rapide de la tuberculose résistante aux médicaments, développé en collaboration avec le Quadram Institute Bioscience, que BioMérieux aidera à développer davantage pour la recherche d'abord, puis pour la DIV en ajoutant des composants de préparation d'échantillons et l'interprétation et la communication des données, puis en aidant pour générer les données et la documentation nécessaires "pour suivre cette voie IVD".

Emma Stanton, vice-présidente clinique chez ONT, a déclaré dans un e-mail qu'en ce qui concerne la tuberculose, "les techniques existantes fournissent soit des lectures multi-médicaments très lentes (culture) soit des lectures rapides d'un seul médicament (PCR). Notre objectif est d'offrir le meilleur des deux mondes avec ce test TB-MDR."

La PCR, a-t-elle noté, est limitée dans le nombre d'agents pathogènes et de marqueurs de résistance aux antimicrobiens qu'elle peut analyser. "Par exemple, le test [Cepheid] Xpert MTB/RIF PCR pour la tuberculose peut détecter [moins de] 100 mutations dans un gène associé à la résistance à un médicament antituberculeux", a-t-elle déclaré. "Le séquençage des nanopores peut détecter [plus de] 1 400 mutations dans 24 gènes associés à la résistance à 16 médicaments antituberculeux."

A plus long terme, BioMérieux et ONT exploreront le développement d'un test permettant d'identifier la présence de bactéries et de déterminer la résistance aux antibiotiques dans des échantillons de fluides corporels normalement stériles. Cela pourrait englober les patients présentant une bactériémie, un abcès ou un liquide provenant d'un site infecté, comme le liquide péritonéal, le liquide pleural, le liquide synovial ou le liquide céphalo-rachidien - "partout où nous avons besoin d'une identification basée sur le séquençage et d'une détermination de la résistance", a déclaré Miller. "Cela nécessite pas mal de travail du côté de la préparation des échantillons… [et] sensibilité et interprétation. D'énormes banques de données seront nécessaires pour l'interprétation des informations de séquençage."

Le partenariat reflète une tendance du marché à explorer le potentiel du séquençage pour fournir beaucoup plus d'informations diagnostiques que l'étalon-or des tests moléculaires, la PCR, ce qui le rend particulièrement attrayant pour des applications telles que les tests de résistance aux antimicrobiens qui nécessitent plus qu'une réponse par oui ou par non.

"De nombreux cliniciens à qui j'ai parlé à l'ECCMID cette année peuvent voir des applications potentielles pour le séquençage des nanopores dans une gamme de domaines cliniques", a déclaré Stanton de l'ONT. "Ils apprécient l'identification rapide et précise des agents pathogènes microbiens et de la résistance antimicrobienne associée directement à partir d'échantillons cliniques. … La capacité de tester de manière rentable un petit nombre d'échantillons de patients en quelques heures tout en fournissant des informations plus complètes que d'autres tests rapides (par exemple, la PCR) est commun à toutes les applications mentionnées."

Pour leurs trois projets, les sociétés "développeront des solutions utilisant la gamme de produits Oxford Nanopore et BioMérieux en fonction de ce qui est approprié pour répondre aux besoins du domaine d'intérêt particulier", a ajouté Stanton, notant toutefois qu'il est probable que GridIon d'ONT La plateforme de séquençage sera un "dispositif leader pour ces analyses".

Les trois besoins des laboratoires cliniques

Lorsque BioMérieux a commencé à explorer des moyens de plonger plus profondément dans le séquençage des maladies infectieuses, "nous savions que les laboratoires cliniques avaient besoin de trois choses importantes, qu'il s'agisse de séquençage ou non - ils veulent de la précision, de la rapidité et un prix abordable", a déclaré Miller. "Et lorsque nous avons commencé à envisager le séquençage en interne pour le diagnostic des maladies infectieuses… ces trois facteurs n'ont cessé de revenir."

Au cours des dernières années, l'ONT a fait de grands progrès pour remplir tous ces critères, a-t-il déclaré, et BioMérieux "a commencé à se rendre compte qu'en termes de solution clinique de DIV pour les maladies infectieuses aujourd'hui, le système ONT est beaucoup plus adapté aux laboratoires. Nous reconnaissons l'excellence d'Illumina, mais pour les critères clés d'une maladie infectieuse IVD, le nanopore est beaucoup plus adapté."

En termes de concurrence avec d'autres plates-formes de séquençage, ce n'est un secret pour personne qu'ONT a pris du retard en termes de précision de lecture brute. Mais, a noté Miller, la société continue de s'améliorer dans ce domaine, même si ce n'est peut-être pas une caractéristique aussi cruciale pour de nombreuses applications de diagnostic des maladies infectieuses.

"Dans les maladies infectieuses… tout se résume à" est-ce assez bon pour cette application? "", A déclaré Miller. "Pour de nombreuses applications, vous n'avez pas besoin d'une profondeur [et] d'une couverture incroyables… vous avez besoin d'une couverture "assez bonne" ciblée, ce que les nanopores font prodigieusement en peu de temps."

Lors d'un symposium parrainé par l'ONT à l'ECCMID, Alban Ramette, chercheur principal à l'Institut des maladies infectieuses de l'Université de Berne en Suisse, a fait écho à certains de ces points tout en présentant les premières données de référence que son groupe de recherche a générées en tant qu'utilisateur à accès anticipé. du Rapid Barcoding Kit 24 v 14 d'ONT sur un séquenceur ONT non spécifié.

Ramette, qui a noté que son groupe est un fournisseur de services ONT qui combine souvent le séquençage des nanopores avec d'autres plates-formes de séquençage, a déclaré que pour l'épidémiologie génomique dans un cadre clinique, l'étalon-or est toujours MiSeq d'Illumina. Cependant, la technologie à lecture longue comme celle de l'ONT remporte la plupart des comparaisons directes en termes de temps, de coût et de flexibilité, bien qu'elle soit à la traîne en termes de précision.

En testant le tout dernier kit de codes-barres ONT pour analyser Corynebacterium diphtheriae et Enterococcus résistant à la vancomycine, le groupe de Ramette a constaté en moyenne environ une erreur toutes les 100 bases, ou un score de qualité (score Q) d'environ 20 - bien amélioré par rapport au séquençage ONT antérieur, a-t-il noté , mais toujours nettement inférieur à Illumina, qui déclare sur son site Web qu'en général, la grande majorité de ses scores Q sont de 30 ou plus.

Ramette a également déclaré que le temps moyen de préparation de la bibliothèque avec les kits ONT était d'environ une heure pour 24 échantillons, avec des temps de séquençage allant de six heures à 72 heures, selon l'application et la profondeur de séquençage nécessaires. Pendant ce temps, le groupe a calculé un coût moyen par échantillon de 30 $ à 35 $.

Lorsque l'on considère ces mesures pour une utilisation diagnostique clinique, six heures est un nombre très attractif pour une technologie qui fournit le type d'informations que le séquençage à lecture longue fournit, mais 72 heures n'est pas si impressionnant par rapport aux séquenceurs à lecture courte comme ceux d'Illumina.

Miller de BioMérieux a toutefois noté que les capacités de génération de rapports en temps réel de l'ONT pourraient changer la donne, réduisant considérablement le temps total nécessaire lorsqu'il est utilisé dans un environnement de DIV.

"Leur capacité en temps réel est très importante", a-t-il déclaré. "Vous pouvez en fait arrêter les analyses lorsque vous obtenez suffisamment d'informations, ce qui leur est propre. Même si une analyse complète pour beaucoup de profondeur peut prendre un jour ou deux, vous n'aurez peut-être pas besoin de tout cela pour certaines applications dans les maladies infectieuses. Vous peut l'arrêter au bout de trois heures, cinq heures... ce qui commence à être très intéressant pour les laboratoires cliniques."

Pendant ce temps, le coût global peut être atténué par le fait que les cellules d'écoulement utilisées sur les séquenceurs ONT ont montré le potentiel de réutilisation après avoir été lavées. "Il existe certainement des moyens de… réutiliser les Flow Cells qui, selon de nombreux chercheurs et utilisateurs actuels, peuvent réduire considérablement les coûts", a déclaré Miller. "Pour le moment, je ne peux pas approuver le nombre de fois qu'il faut réutiliser une Flow Cell, et ils ne le peuvent pas non plus, car cela dépend de l'utilisation ou de l'application, mais il existe suffisamment de preuves que vous pouvez réutiliser suffisamment les Flow Cell pour vraiment commencer. réduisant le coût pour entrer dans cette gamme très abordable pour le DIV. »

Ramette a fait écho à cette notion dans son discours ECCMID, notant que son groupe n'a pas encore essayé cela pour le séquençage du génome entier, mais pour le séquençage des amplicons, il a pu utiliser des cellules d'écoulement "cinq ou six fois".

Stanton de l'ONT n'a pas commenté spécifiquement le lavage des Flow Cells, mais a noté dans son e-mail que "nos produits de diagnostic seront configurés avec une cartouche capable d'analyser des échantillons avec un nombre prédéfini de tests. Ceux-ci seront abordables et accessibles pour une utilisation clinique dans le monde entier, y compris [ pays à revenu faible ou intermédiaire]."

Cela pourrait être difficile, cependant, pour un produit IVD qui peut être réutilisé pour plusieurs tests pour passer le rassemblement avec les agences de réglementation, et Miller a déclaré que le séquençage en général va être un défi réglementaire car il n'y a pas encore de US Food and Drug Administration. -a autorisé les DIV de maladies infectieuses basées sur le séquençage, bien que les tests NGS de Clear Labs (utilisant le séquençage ONT) et Illumina aient obtenu une autorisation d'utilisation d'urgence pendant la pandémie de COVID-19.

"Ce sera donc un nouveau territoire, et nous pensons que c'est la force de BioMérieux, et c'est pourquoi nous sommes si enthousiastes à propos de l'accord - la complémentarité est si évidente", a déclaré Miller. "Il va y avoir de longues discussions." Le séquençage est aujourd'hui principalement utilisé pour résoudre les divergences entre d'autres types de diagnostics de maladies infectieuses, a-t-il noté.

"Alors, que se passe-t-il lorsque vous venez avec un diagnostic basé sur le séquençage ? Qu'est-ce qui va être utilisé pour la résolution des divergences et la comparaison des prédicats ?" dit Miller. "Les agences de réglementation devront nous dire à quoi elles veulent que nous comparions le séquençage alors qu'il a toujours été utilisé comme norme de référence pour la comparaison. C'est passionnant, mais c'est une nouvelle frontière."