Paper microarrays as comprehensive low-cost point of care diagnostics of paediatric infectious diseases in Uganda (PI-POC) Pappersbaserade mikroarrayer som patient-nära, kostandseffektiv diagnosmetod för pediatriska infektionssjukdomar i Uganda (PI-POC) Infektioner är den enskilt största orsaken till sjuklighet och dödlighet hos barn. I höginkomstländer gör god tillgång till sjukvård att behandlingskrävande infektioner upptäcks och behandlas i ett tidigt skede. I låginkomstländer däremot kan brist på näringsrik mat och rent dricksvatten, långa avstånd till (eller total avsaknad av) sjukvårdsinrättningar, otillräckliga vaccinationsprogram, och allmän resursbrist leda till att lindriga infektioner kan utvecklas till allvarliga.    Små barn har svårt att förmedla sina besvär och ofta är feber enda tecknet till allvarlig sjukdom. För vårdspersonal kan feber hos ett spädbarn misstänkas bero på allt ifrån lindrig virusorsakad förkylning till livshotande bakteriell hjärnhinneinflammation (meningit) och särskiljandet mellan dessa två är svår trots tillgång till dyr och avancerad laboratorieutrustning. Än svårare är det utan tillgång till sådan utrustning.    Nya billiga, lättanvända och träffsäkra diagnostiska metoder som stöd i avgörandet om huruvida feber hos barn står för något livshotande eller ej skulle kunna vara till stor nytta för vårdspersonal i låginkomstländer, med potential att förbättra överlevnaden av allvarliga barninfektioner.    Vårt forskningsprojekt ämnar utvärdera en ny lovande snabbdiagnostisk metod framtagen på Science for Life Laboratory (SciLifeLab), med fokus på dess kliniska tillämpbarhet vid misstanke om meningit hos barn, samt dess användbarhet för vårdspersonal i Mbarara, Uganda.    SciLifeLab har utvecklat ett koncept där det på små pappersbitar förtrycks hundratals millimeterstora prickar. Varje prick utgörs av tusentals antikroppar som endast kan binda upp ett specifikt ämne. En prick kan bestå av antikroppar mot blodsockermolekyler, grannpricken av antikroppar mot infektionsproteiner, osv. Förekomsten av ett ämne i den kroppsvätska (blod, snor, slem, urin, ryggmärgsvätska etc.) som analyseras med denna metod resulterar i att det binder till sina specifika antikroppar i pricken, varpå pricken ändrar nyans. Olika halter av ämnet ger olika nyanser av pricken. De hundratals prickarna kan samtidigt svara på halten av lika många ämnen i den analyserade vätskan.    Tolkningen av det prickmönster som uppstår på de runda pappersbitarna görs av en vanlig smartphone där dess kamera gör en optisk avläsning varpå mönstret tolkas av en särskilt framtagen app. Inom minuter kan man på telefondisplayen avläsa innehållet i den analyserade kroppsvätskan. Genom att förbehandla analysmaterialet kan man även påvisa förekomsten av ev. mikroorganismer, såsom bakterier och virus.Analysmetoden kräver väldigt lite personalupplärning och nödvändig utrustning är billig.    Tekniken bakom denna metod har länge funnits tillgänglig i graviditetstester, snabbtester för halsfluss och liknande. Där dessa tester hittills endast svarat på en eller ett fåtal frågeställningar (”Är jag gravid?”) kan metoden från SciLifeLab ge svar på många fler.    Vi vill studera den praktiska tillämpningen och nyttan av denna metod i en klinisk omgivning där konventionell laboratorieutrustning är en bristvara.    Tack vare ett samarbete med Mbarara Hospital och Läkare Utan Gränsers forskningslaboratorium i Mbarara, Uganda, har vi på ett tidigt stadium kunnat inhämta önskemål om egenskaper en idealisk POC-metod bör ha i fält. Utifrån dessa har vi i samråd beslutat att fokusera den första kliniska utvärderingen av metodens användbarhet på diagnostik av meningit. Bakteriell meningit drabbar årligen ca 1,2 miljoner barn och utan snabb behandling uppgår dödligheten till närmre 100 %.  Symtom på meningit kan till en början vara diskreta och för att bekräfta en misstanke om meningit krävs insamling, analys och bakterieodling av den sjukes ryggmärgsvätska.  Detta ställer idag krav på utbildad personal samt en viss infrastruktur för analys och odling av vätskan, något som inte kan tillgodoses i låginkomstområden som Mbarara. Detta leder ofta till felaktig diagnostik och behandling, och bidrar till en fortsatt farl BACKGROUND  Infectious diseases are the leading cause of illness in children. When managing bacterial infections it is important and often crucial that antibiotics are given without delay, however the spread of antibiotic resistance due to over-prescription of antibiotics is becoming a major global public health problem and a challenge for clinicians everywhere. Consequently, there is a great need for tools that help clinicians manage febrile children, particularly in resource-limited settings, so that treatments and antibiotic regimens may be guided.  Infections of the central nervous system (CNS) are life-threatening and annually more than 1.2 million cases of bacterial meningitis occur worldwide. Many of these occur in Sub-Saharan African areas with little or no access to laboratory diagnostics and are therefore left undiagnosed and untreated, with fatal outcomes.  There is therefore a great need for diagnostic methods that are applicable to low-income settings.     OBJECTIVES  Development and clinical evaluation of new rapid multiplexed microarray technologies that can be applied as Point-of-Care (POC) diagnostics of paediatric infections of the CNS, with a particular focus on low-income countries.     METHODS  Our partners at Science for Life Laboratory have through extensive research and development shown that paperbased microarray concepts might be applicable as rapid, affordable, durable, easy-to-use, reliable and highly multiplexed diagnostic methods suitable for POC analysis in low-income countries.  Through the use of paperbased protein and DNA microarrays, various biofluids (blood, urine, cerebrospinal fluid, saliva, sputum and others.) can easily be analysed and semiquantitative measurements of different proteins and biomarkers can be presented within minutes.  Levels of blood glucose or inflammatory markers such as CRP, concentrations of electrolytes or the presence of pathogens such as bacteria or viruses in biofluids, are examples of what could be visualised in a time- and resource efficient manner in a low-income setting.  The project is a true translational research project where the Karolinska Institute team will work together with partners at Science for Life Laboratory and the Mbarara University of Science & Technology and Médecins Sans Frontières Epicentre. We will conduct clinical evaluation studies of these novel paperbased microarray concepts of POC. The studies will be conducted at Mbarara Hospital, in South-Western Uganda.    PLANNED STUDIES  A) Development and optimize performance of a) novel combined affinity proteomic assay and b) novel PCR/DNA microarray assay, both amenable for POC diagnostics of paediatric CNS infection in low- and middle-income countries.   B) Evaluation of the new POC techniques by applying them on 273 previously collected samples from paediatric patients in Uganda with suspected CNS infections.   C) Determining the diagnostic accuracy and study the clinical utility and usability of the new POC test on paediatric CNS infections in a prospective study on 300 children with suspected CNS infections in a hospital setting in South-Western Uganda.    SIGNIFICANCE  This project has the potential to significantly improve diagnostics and outcomes of various infectious diseases affecting children in low-income countries. Our highly multidisciplinary and international research team is dedicated to the continued development of the described multiplexed paper-based microarray concepts towards the deployment of a POC tool that tends to the actual needs and requirements of local health personnel in low-income countries.  The success of this research project would be a proof a concept allowing further development of microarray techniques towards POC-testing of other medical conditions, and could assist in spreading the availability of good healthcare to the most vulnerable populations.