结核病诊断新进展:便携式检测、超灵敏DNA检测与快速耐药性试剂盒

结核病诊断领域迎来三项重大进展:一款300美元的便携设备可在30分钟内出结果,一种Quick DNA试剂盒可在5分钟内检测耐药性,以及一项超灵敏检测在美国住院患者中发现12-16%的结核菌DNA阳性率,远高于预期。

结核病诊断领域的三项最新进展,正在提升人们更快、更准确地检测该疾病的能力,尤其是在那些传统上检测困难或无法开展检测的环境中。

《新英格兰医学杂志》发表的一项研究报告称,一种名为MiniDock MTB的便携式设备,可在30分钟内提供实验室级别的检测结果,且仅需使用痰液样本或简单的舌拭子。来自加州大学旧金山分校、加州大学尔湾分校以及乌干达马凯雷雷大学健康科学学院的研究人员,在亚非七国招募了近1400名患者。该检测达到了世界卫生组织的准确性目标,且操作简便,卫生工作者仅凭印刷版说明书即可学会操作流程。该设备由电池供电,成本约300美元,每次检测费用为3至4美元。它利用分子技术检测结核分枝杆菌的DNA。对于无法咳痰的患者(包括儿童、老年人和HIV感染者),舌拭子选项具有变革性意义。今年3月,世界卫生组织首次正式推荐了近即时护理核酸扩增检测,并发布了关于舌拭子样本和痰液混合检测策略的指南。该检测在确诊感染患者中表现最佳,但可能会漏检细菌载量低的早期病例。此外,它无法区分普通结核病与耐药菌株,因此仍需进行后续检测以指导治疗。

另一方面,来自昌迪加尔医学教育与研究研究生院、新德里国家结核病与呼吸系统疾病研究所等机构的研究人员,开发出了一种Quick DNA试剂盒,可大幅缩短检测耐多药结核病所需的时间。这一诊断突破的核心是Trans-Filter——一种旨在过滤结核菌并将有害生物样本转化为可安全运输的数据的膜。研究人员筛选了1800多名患者来测试这一新系统。检测过程始于患者的痰液样本,样本被液化后通过Trans-Filter装置。滤膜经过灭菌和风干处理,将细菌DNA锁定在滤纸上。在测试过程中,这些膜在高达50°C(122°F)的温度下储存长达四周,细菌DNA仍保持完好。滤膜到达中心实验室后,Quick DNA试剂盒采用热裂解法——将滤膜在80°C的缓冲液中加热五分钟——释放细菌DNA,随后通过线性探针分析法检测表明对利福平或异烟肼等抗生素耐药的突变。该试剂盒将原本需要七个步骤、耗时近一小时的DNA提取过程,简化为一个步骤、仅需五分钟。该研究主要侧重于细菌浓度高的涂片阳性样本;对于涂片阴性患者的灵敏度,可能还需要进一步研究。一小部分涉及特定基因inhA的样本显示出较低的灵敏度。

在第三条研究线上,一项发表在《自然·通讯》上的研究显示,一种高灵敏度分子检测在美国住院患者中检测到了比例惊人的结核分枝杆菌DNA。由波士顿大学研究人员领导的一个团队,使用一种超灵敏检测方法(可检测到低于标准诊断工具检测限度的结核菌水平),对2013年5月至9月在波士顿两家医院收集的146份匿名呼吸道样本,以及2014年5月至7月收集的50份对照样本进行了检测。他们还进行了一项纵向临床研究,涉及2014年2月至6月收集的101份样本。Totally Optimized PCR TB检测在首批样本中检出12.3%的结核菌DNA阳性,而对照样本中这一比例为2%。在后续队列中,15.8%的样本呈阳性。考虑到波士顿结核病病例的低发病率,12%至16%的阳性率远高于预期。结核菌DNA检测呈阳性的患者中,75%年龄在50岁或以上,这与美国结核病在老年人中更常见的模式相符。四名年轻患者检测呈阳性,其中三人均被诊断为急性胸部综合征——镰状细胞病的一种危及生命的并发症。研究人员推测,这些结果可能指向一种此前未被认识到的结核病形式——少菌型结核病,其细菌水平低至常规检测无法发现。这些发现可能是"冰山原则"的佐证,即确诊病例代表可见的冰山一角,而更多病例仍隐藏在水面之下。作者指出,这些结果需要在更大规模的前瞻性研究中得到证实。

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References

  1. A New Path to Faster TB Diagnosis - Angels in Medicine · medangel.org
  2. Ultrasensitive test detects tuberculosis DNA in unexpected number of US patients | CIDRAP · cidrap.umn.edu
  3. New 'Quick DNA' kit could speed up detection of drug -resistant Tuberculosis · researchmatters.in