在 21 世紀初的康涅狄格州鄉村長大的凱瑟琳·麥克威廉姆斯很熟悉蜱蟲的危險。她說，在自家周圍的樹林裡玩耍幾天後，“我們家的日常就是刷牙、上廁所和檢查蜱蟲。”
所以當 15 歲的麥克威廉姆斯突然發燒到 104 度時，她的媽媽立刻想到了萊姆病，這是一種由伯氏疏螺旋體細菌引起的蜱傳播疾病。她要求進行萊姆病檢測。在等待結果的同時，麥克威廉姆斯的症狀演變成近乎持續的頭暈和關節疼痛，這是該疾病的另外兩個標誌。
但是，兩週過去後，他們得到了令人驚訝的訊息：她的萊姆病檢測結果為陰性。
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如果結果為陽性，麥克威廉姆斯的醫生會開高劑量的抗生素，可以迅速清除感染。沒有確診，麥克威廉姆斯的症狀惡化，而醫生在她母親的堅持下進行了第二次萊姆病檢測。她回憶說，課堂上她暈得幾乎站不穩，踢足球時膝蓋和肩膀都疼痛不已。
她說：“我記得當時感到非常沮喪，因為我從沒生過病，突然病得這麼重，卻沒有任何答案，這真的很難受。”
兩週後，他們的懷疑得到了證實：麥克威廉姆斯的萊姆病檢測結果呈陽性。服用一個療程的抗生素後，該疾病和她的症狀都消失了。
她的遭遇很常見；據疾病控制和預防中心稱，每年美國約有 30 萬人被診斷出患有萊姆病，而且這個數字還在上升。有些人需要等待幾個月甚至幾年才能得到正確的萊姆病診斷。他們的病例突出顯示了一個問題：在感染的第一個月，萊姆病檢測經常出錯。如果及早診斷和治療，這種感染很容易清除，但如果不及時治療，可能會導致一系列揮之不去的症狀，從嚴重的關節炎到短期記憶問題。
現在，許多研究小組正在努力改進萊姆病檢測，以便在早期階段發現感染。疾病預防控制中心正在研究的一個途徑旨在建立血液中“萊姆病”小分子“特徵”，這種方法在早期檢測中可以顯著提高早期感染的檢出率。
棘手的診斷
目前，只有一種獲得食品和藥物管理局批准的萊姆病實驗室檢測方法：一種血液檢測，依靠檢測抗體，即人體免疫系統為應對疾病而產生的蛋白質。雖然這種方法在診斷後期疾病方面效果良好，但當抗體水平較低時，它可能會錯過早期疾病。在感染後的前三週，該檢測只能在 29% 到 40% 的情況下檢測到萊姆病。（一旦萊姆病擴散到神經系統，該檢測的準確率為 87%，對於發生萊姆關節炎的患者，準確率為 97%）。 疾病預防控制中心警告說，由於該檢測在感染後 4 到 6 周才可能呈陽性，因此根據症狀懷疑萊姆病的醫生即使檢測結果為陰性也應開抗生素。
然而，在實踐中，情況並非總是如此。“在早期萊姆病中，我經常需要運用臨床判斷，”丹尼爾·卡梅倫博士說，他領導著紐約州基斯科山一家專門治療萊姆病的私人診所，並且已經治療萊姆病 30 年了。“但是，有些醫生仍在等待[陽性]檢測結果，如果他們無法透過檢測確認，他們就不願意診斷萊姆病，也不會進行治療。”
他補充說，一些醫生可能不願根據症狀進行診斷，因為他們習慣於對其他疾病使用高度準確的檢測，或者因為萊姆病的症狀可能與其他多種疾病（如慢性疲勞或纖維肌痛）的症狀相似。
近年來，對不可靠的萊姆病檢測的擔憂甚至促使州政府介入。2013 年，弗吉尼亞州通過了一項《萊姆病檢測披露法案》，要求醫生告知患者，萊姆病檢測陰性並不一定意味著他們沒有萊姆病，馬里蘭州在 2016 年也通過了類似的法律。
“萊姆病在美國是一個嚴重的問題，我們真的需要找到解決我們存在的一些侷限性的方法，尤其是在診斷這種感染方面，”疾病預防控制中心的微生物學家克勞迪婭·莫林斯說。“我們希望有一種可以在感染後前兩週內使用，並且不依賴於抗體產生的檢測方法。”
因此，莫林斯和她的同事們專注於代謝組學——這種方法不是直接檢測對感染的免疫反應，而是尋找廣泛的附帶損害。
具體來說，他們正在尋找所謂的代謝物生物標記：血液中通常存在的糖、肽、脂類、氨基酸、脂肪酸和核苷酸的列表。
人們認為，像萊姆病這樣的感染會改變這些物質的水平——而且它們會以可預測、可衡量的方式改變。
莫林斯和她的團隊透過利用疾病預防控制中心獨特的資源——裝滿特徵明確的血清樣本的冷凍機來檢驗這一假設。他們使用了來自 89 名早期萊姆病患者（在感染的第一個月內）和 50 名健康對照組的血清來開發一種檢測萊姆病血液特徵的演算法。
然後，研究人員在更大的血清樣本中測試了該演算法，發現他們可以診斷出 88% 的早期萊姆病病例，並且可以在 93% 的情況下將萊姆病與其他疾病（包括單核細胞增多症和纖維肌痛）區分開來。研究結果發表在2015 年發表在《臨床傳染病》雜誌上的一項研究中。
梅奧診所傳染病血清學實驗室主任微生物學家埃利·西爾稱 2015 年的研究“非常有希望”。她說：“他們在早期萊姆病患者中表現出的敏感性非常高，是我見過的最高的。”
在即將發表的一篇論文中，研究人員還表明，代謝組學可以將萊姆病與一種類似的蜱傳播疾病——南方蜱相關皮疹疾病 (STARI) 區分開來。這種疾病的症狀與萊姆病相似，包括靶心皮疹，並且發生在地理區域重疊的地區。目前還沒有實驗室檢測來診斷 STARI，而且人們對該疾病的進展和如何治療知之甚少，莫林斯希望透過更好的檢測來改變這種情況。
走向臨床
現在，研究人員正在努力使代謝組學在臨床環境中更加實用。他們面臨的主要障礙是裝置：像他們這樣的實驗室使用的質譜儀與醫院使用的質譜儀不同，因此該團隊目前正在為許多醫院用於診斷代謝性出生缺陷的質譜平臺調整他們的技術。
“實際上，嘗試針對已經可用的平臺而不是重新發明輪子是有意義的，”莫林斯解釋說。
他們還在努力開發更好的生物標記和演算法，以根據他們最近從科羅拉多州立大學和紐約醫學院附屬診所收集的新血液樣本來識別萊姆病。最終，他們將開始對診所收集並郵寄到疾病預防控制中心的患者血清樣本進行即時檢測。
“人們非常害怕患上萊姆病，這是有原因的。因此，如果您可以更準確地告訴他們是否感染了這種疾病，我認為這對他們自己的安心和了解他們正在處理的事情也是[有好處的]，”莫林斯說。“我認為我們有義務給患者提供正確的診斷。”