Uusi ase tuberkuloosin diagnosointiin ja lääkeresistenssin havaitsemiseen: uuden sukupolven kohdennettu sekvensointi (tNGS) yhdistettynä koneoppimiseen tuberkuloosiyliherkkyyden diagnosoinnissa
Kirjallisuusraportti: CCa: tNGS:ään ja koneoppimiseen perustuva diagnostinen malli, joka soveltuu vähemmän bakteeriperäistä tuberkuloosia ja tuberkuloottista meningiittiä sairastaville.
Opinnäytetyön otsikko: Tuberkuloosiin kohdennettu seuraavan sukupolven sekvensointi ja koneoppiminen: ultraherkkä diagnostinen strategia niukkojen keuhkotiehyiden ja tubulaarisen aivokalvontulehduksen hoitoon.
Aikakauslehti: 《Clinica Chimica Acta》
JOS: 6,5
Julkaisupäivä: tammikuu 2024
Yhdessä Kiinan tiedeakatemian yliopiston ja Pekingin lääketieteellisen yliopiston rintasairaalan kanssa Macro & Micro-Test kehitti tuberkuloosidiagnostiikkamallin, joka perustuu uuden sukupolven kohdennettuun sekvensointiin (tNGS) ja koneoppimismenetelmään. Malli tarjoaa erittäin korkean herkkyyden tuberkuloosille vähäisillä bakteereilla ja tuberkuloottiselle meningiitille, tarjoaa uuden yliherkkyysdiagnostiikkamenetelmän kahden tuberkuloosityypin kliiniseen diagnosointiin ja auttoi tuberkuloosin tarkassa diagnosoinnissa, lääkeresistenssin havaitsemisessa ja hoidossa. Samalla havaitaan, että potilaan plasman cfDNA:ta voidaan käyttää sopivana näytetyyppinä kliiniseen näytteenottoon tuberkuloosin diagnosoinnissa.
Tässä tutkimuksessa käytettiin 227 plasmanäytettä ja aivo-selkäydinnestenäytettä kahden kliinisen kohortin muodostamiseen. Laboratoriodiagnostisten kohorttinäytteiden avulla luotiin koneoppimismalli tuberkuloosidiagnostiikkaan ja kliinisen diagnostisen kohorttinäytteiden avulla varmennettiin vakiintunut diagnostinen malli. Kaikkiin näytteisiin kohdistettiin ensin erityisesti suunniteltu kohdennettu sieppauskoetinpooli Mycobacterium tuberculosisille. Sitten TB-tNGS-sekvensointidatan perusteella päätöspuumallia käytettiin laboratoriodiagnostiikkajonon koulutus- ja validointijoukkojen 5-kertaiseen ristivalidointiin, ja plasmanäytteiden ja aivo-selkäydinnestenäytteiden diagnostiset kynnysarvot määritettiin. Saatu kynnysarvo johdettiin kahteen kliinisen diagnoosijonon testijoukkoon havaitsemista varten, ja oppijan diagnostista suorituskykyä arvioitiin ROC-käyrän avulla. Lopuksi saatiin tuberkuloosin diagnoosimalli.
Kuva 1. Tutkimusasetelman kaaviokuva
Tulokset: Tässä tutkimuksessa määritettyjen aivo-selkäydinnesteen DNA-näytteen (AUC = 0,974) ja plasman cfDNA-näytteen (AUC = 0,908) spesifisten kynnysarvojen mukaan 227 näytteestä aivo-selkäydinnesteen herkkyys oli 97,01 %, spesifisyys 95,65 % ja plasmanäytteen herkkyys ja spesifisyys olivat 82,61 % ja 86,36 %. Analysoitaessa 44 paritettua plasman cfDNA- ja aivo-selkäydinnesteen DNA-näytettä TBM-potilailta, tutkimuksen diagnostinen strategia on plasman cfDNA:ssa ja aivo-selkäydinnesteen DNA:ssa korkean johdonmukaisuuden (40/44) mukainen, ja herkkyys on 95,45 % (42/44). Keuhkotuberkuloosia sairastavilla lapsilla tämän tutkimuksen diagnostinen strategia on herkempi plasmanäytteille kuin samojen potilaiden mahanestenäytteiden Xpert-havaitsemistulokset (28,57 % VS 15,38 %).
Kuva 2. Tuberkuloosidiagnoosimallin analyysin suorituskyky populaationäytteissä
Kuva 3. Paritettujen näytteiden diagnostiset tulokset
Johtopäätös: Tässä tutkimuksessa kehitettiin yliherkkä tuberkuloosin diagnostiikkamenetelmä, joka voi tarjota diagnostisen työkalun, jolla on korkein havaitsemisherkkyys kliinisille oligobasillaarista tuberkuloosia sairastaville potilaille (negatiivinen viljely). Yliherkän tuberkuloosin havaitseminen plasman cfDNA:han perustuen voi olla sopiva näytetyyppi aktiivisen tuberkuloosin ja tuberkuloottisen meningiitin diagnosointiin (plasmanäytteitä on helpompi kerätä kuin aivo-selkäydinnestettä aivotuberkuloosia epäiltäessä).
Alkuperäinen linkki: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/s0009898123004990? via%3Dihub
Lyhyt esittely Macro- ja Micro-Test-tuberkuloosin havaitsemistuotteista
Tuberkuloosipotilaiden monimutkaisen näytetilanteen ja erilaisten tarpeiden vuoksi Macro & Micro-Test tarjoaa täydellisen valikoiman NGS-ratkaisuja yskösnäytteiden nesteytysuuttoon, Qualcomm-kirjastojen rakentamiseen ja sekvensointiin sekä data-analyysiin. Tuotteet kattavat tuberkuloosipotilaiden nopean diagnosoinnin, tuberkuloosin lääkeresistenssin havaitsemisen, tuberkuloosimykobakteerien ja NTM:n tyypityksen, bakteerinegatiivisten tuberkuloosipotilaiden ja tuberkuloosia sairastavien yliherkkyysdiagnoosin jne.
Tuberkuloosin ja mykobakteerien sarjadetektiopakkaukset:
| Tuotenumero | tuotteen nimi | tuotetestaussisältö | näytetyyppi | sovellettava malli |
| HWTS-3012 | Näytteen irrotusaine | Käytetään yskösnäytteiden nesteytyskäsittelyssä, ja sille on myönnetty ensiluokkainen rekisterinumero, Sutong Machinery Equipment 20230047. | yskös | |
| HWTS-NGS-P00021 | Qualcomm-määrän havaitsemispakkaus yliherkän tuberkuloosin havaitsemiseksi (koetinmenetelmä) | Ei-invasiivinen (nestebiopsia) yliherkkyyden havaitseminen bakteeri-negatiivisille keuhkotuberkuloosille ja aivokyhmyille; Tuberkuloosi- tai ei-tuberkuloosimykobakteeri-infektion epäiltyjen henkilöiden näytteet analysoitiin syväsekvensointimetagenomiikan avulla, ja saatiin tietoa siitä, olivatko tuberkuloosi- vai ei-tuberkuloosimykobakteerit infektoituneita, sekä tärkeimmät tiedot Mycobacterium tuberculosis -bakteerin ensilinjan lääkeresistenssistä. | Perifeerinen veri, alveolaarinen huuhteluneste, hydrothorax ja askites, kohdepunktionäyte, aivo-selkäydinneste. | Toinen sukupolvi |
| HWTS-NGS-T001 | Mycobacterium-tyypitys- ja lääkeresistenssin havaitsemispakkaus (multipleksimonistussekvensointimenetelmä) | Mycobacterium-tyypitystesti, mukaan lukien MTBC ja 187 NTM；Mycobacterium tuberculosis -bakteerin lääkeresistenssin havaitseminen kattaa 13 lääkettä ja 16 lääkeresistenssigeenien ydinmutaatiokohtaa. | Yskös, alveolaarinen huuhteluneste, hydrothorax ja askites, kohdepunktionäyte, aivo-selkäydinneste. | Toisen/kolmannen sukupolven kaksoisalusta |
Kohokohdat: HWTS-NGS-T001 Mycobacterium-tyypitys- ja lääkeresistenssin havaitsemispakkaus (multipleksimonistusmenetelmä)
Tuotteen esittely
Tuote perustuu WHO:n tuberkuloosin hoitosuosituksissa kuvattuihin tärkeimpiin ensi- ja toissijaisiin lääkkeisiin, NTM-hoitosuosituksissa yleisesti käytettyihin makrolideihin ja aminoglykosideihin, ja lääkeresistenssikohdat kattavat kaikki yhden WHO:n Mycobacterium tuberculosis -kompleksimutaatioluettelon lääkeresistenssiin liittyvät kohdat sekä muut raportoidut lääkeresistenssigeenit ja mutaatiokohdat kotimaisten ja ulkomaisten korkean pistemäärän kirjallisuuksien tutkimusten ja tilastojen mukaan.
Typistyksen tunnistus perustuu Chinese Journal of Tuberculosis and Respiratory Diseases -lehdessä julkaistuissa NTM-ohjeissa esitettyihin NTM-kantoihin ja asiantuntijoiden konsensukseen. Suunnitellut tyypitysalukkeet voivat monistaa, sekvensoida ja annotoida yli 190 NTM-lajia.
Kohdennetun multipleks-PCR-monistustekniikan avulla monistettiin Mycobacteriumin genotyypitysgeenit ja lääkeresistenssigeenit, ja saatiin havaittavien kohdegeenien amplikoniyhdistelmä. Monistetut tuotteet voidaan rakentaa toisen tai kolmannen sukupolven suuren läpimenon sekvensointikirjastoihin, ja kaikki toisen ja kolmannen sukupolven sekvensointialustat voidaan altistaa syväsekvensoinnille kohdegeenien sekvenssitiedon saamiseksi. Vertaamalla sisäänrakennetun viitetietokannan tunnettuihin mutaatioihin (mukaan lukien WHO:n Mycobacterium tuberculosis -kompleksimutaatioluettelo ja sen suhde lääkeresistenssiin) määritettiin lääkeresistenssiin tai tuberkuloosilääkkeiden herkkyyteen liittyvät mutaatiot. Yhdistettynä Macro & Micro-Testin itseavautuvaan yskösnäytteen käsittelyratkaisuun ratkaistiin kliinisten yskösnäytteiden alhaisen nukleiinihappojen monistustehokkuuden ongelma (kymmenkertainen perinteisiin menetelmiin verrattuna), jolloin lääkeresistenssin sekvensoinnin havaitsemista voidaan soveltaa suoraan kliinisiin yskösnäytteisiin.
Tuotteen tunnistusalue
34lääkeresistenssiin liittyvät geenit18tuberkuloosilääkkeet ja6NTM-huumeita havaittiin, ja ne kattavat297lääkeresistenssikohtia; kymmenen Mycobacterium tuberculosis -lajia ja yli190erilaisia NTM-materiaaleja havaittiin.
Taulukko 1: Tiedot 18+6 lääkkeestä +190+NTM
Tuotteen etu
Vahva kliininen sopeutumiskyky: yskösnäytteet voidaan havaita suoraan itse nesteytyvällä aineella ilman viljelyä.
Kokeellinen toiminta on yksinkertainen: ensimmäinen monistuskierros on yksinkertainen ja kirjaston rakentaminen valmistuu 3 tunnissa, mikä parantaa työn tehokkuutta.
Kattava tyypitys ja lääkeresistenssi: kattaa MTB:n ja NTM:n tyypitys- ja lääkeresistenssikohteet, jotka ovat kliinisesti keskeisiä huolenaiheita, tarkan tyypityksen ja lääkeresistenssin havaitsemisen, tukee riippumattomia analyysiohjelmistoja ja luo analyysiraportteja yhdellä napsautuksella.
Yhteensopivuus: tuotteen yhteensopivuus, mukautuminen valtavirran ILM- ja MGI/ONT-alustoihin.
Tuotetiedot
| Tuotekoodi | tuotteen nimi | Tunnistusalusta | tekniset tiedot |
| HWTS-NGS-T001 | Mycobacterium-tyypitys- ja lääkeresistenssin havaitsemispakkaus (multipleksimonistusmenetelmä) | ONT, Illumina, MGI, Salus pro | 16/96rxn |
Julkaisun aika: 23. tammikuuta 2024