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        分子線性探針測定法在結(jié)核病診斷中的研究進(jìn)展

        2016-01-24 02:33:50陳琛馬遠(yuǎn)征
        中國防癆雜志 2016年3期
        關(guān)鍵詞:敏感度探針結(jié)核

        陳琛 馬遠(yuǎn)征

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        分子線性探針測定法在結(jié)核病診斷中的研究進(jìn)展

        陳琛 馬遠(yuǎn)征

        耐藥Mtb的日益增多和常規(guī)診斷技術(shù)的遲滯是結(jié)核病診斷延遲和預(yù)后不佳的重要原因。分子線性探針測定法是近年來興起的一種PCR技術(shù),包括比利時(shí)Innogenetics 公司分子線性探針法(INNO-LPA)、Genotype MTBDR分子線性探針法、自身免疫性診斷Mtb耐藥分子線性探針法(the autoimmun diagnostika TB resis-tance line probe assay,AID-LPA)和反向雜交Mtb耐藥分子線性探針法(the REBA MTB-rifa?assay,REBA-LPA)。分子線性探針測定法既可以快速、準(zhǔn)確診斷結(jié)核病,又可檢測出常見耐藥基因,而且其敏感度及特異度也很高。作者就近幾年來分子線性探針技術(shù)的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

        結(jié)核; 分子探針; 診斷

        2014年,WHO報(bào)道全球約 1/3人口感染過Mtb,其中約1/10感染者最終發(fā)展為結(jié)核??;結(jié)核病仍然是世界上最致命的傳染性疾病之一[1]。Mtb常規(guī)檢測方法敏感度低、耗時(shí)長,易造成診斷延誤。近年興起的分子線性探針技術(shù)(molecular line probe assay, LPA)已得到了廣大研究人員的認(rèn)可,可確保更多的結(jié)核病患者得到快速、準(zhǔn)確的診斷和治療[1]?,F(xiàn)就LPA在結(jié)核病診斷中的應(yīng)用進(jìn)行綜述。

        一、LPA簡介

        LPA又稱PCR-單鏈探針反向雜交試驗(yàn),是通過應(yīng)用生物素標(biāo)記的特異引物進(jìn)行靶核酸(DNA)的擴(kuò)增,并將擴(kuò)增產(chǎn)物變性后與固定在尼龍膜上的特異寡核苷酸探針雜交,通過酶聯(lián)免疫顯色法顯示結(jié)果,1次雜交可以檢測多種靶序列。LPA是一類檢測方法的統(tǒng)稱,具體包括比利時(shí)Innogenetics 公司分子線性探針法(INNO-LPA)、GenoType法、自身免疫性診斷Mtb耐藥分子線性探針法(the autoimmun diagnostika TB resistance line probe assay,AID-LPA)和反向雜交Mtb耐藥分子線性探針法(the REBA MTB-rifa?assay,REBA-LPA)[2]。

        1.INNO-LPA:INNO-LPA是最早應(yīng)用臨床的LPA,由比利時(shí)Innogenetics公司于2000年推出,可用于檢測Mtb臨床分離株和涂陽痰標(biāo)本及其利福平(rifampicin, RFP)耐藥[3]。在結(jié)核病高發(fā)國家,90%的RFP耐藥Mtb也同時(shí)存在異煙肼 (isonicotiny hydrazide, INH)耐藥[4]。因此,RFP耐藥可作為耐多藥結(jié)核(multi-drug resistant tuberculosis, MDR)的替代標(biāo)志[5],故而INNO-LPA可用于檢測MDR。該法需按照說明書手動(dòng)操作,可在24~72 h內(nèi)報(bào)告結(jié)果。

        2.GenoType法:GenoType法為一類方法,均為德國Hain Lifescience公司發(fā)明。該公司2004年推出的Genotype MTBDR 分子線性探針法(the Genotype MTBDR LPA,MTBDR-LPA)可檢測Mtb臨床分離株和涂陽呼吸系統(tǒng)標(biāo)本,并可檢測RFP耐藥、高水平INH耐藥[6]。2008年推出的Genotype MTBDRplus分子線性探針法(the Genotype MTBDRplus LPA,MTBDRplus-LPA)除可以檢測Mtb及其RFP耐藥外,還可檢測低水平INH耐藥[6-9]。此改進(jìn)可使INH耐藥的檢出率提高10%~20%,也相應(yīng)增加了耐多藥結(jié)核病的檢出率[10]。2012年推出的Genotype MTBDRplus 2.0分子線性探針法(the Genotype MTBDRplus 2.0-LPA,MTBDRplus 2.0-LPA)還可直接檢測涂陰痰標(biāo)本,也實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化操作[11]。隨后推出的Genotype TBDRsl分子線性探針法(the Genotype TBDRsl LPA,TBDRsl-LPA)檢測上述指標(biāo)外,還可分別預(yù)測氟喹諾酮類藥物、阿米卡星或卡那霉素,以及乙胺丁醇耐藥[12]。此類檢測法可在6~9 h內(nèi)報(bào)告結(jié)果,但除MTBDR plus 2.0-LPA實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化外,余均需手動(dòng)操。

        3.AID-LPA:此法由德國Autoimmun Diagnostika公司發(fā)明,分為INH/RFP、氟喹諾酮類/乙胺丁醇、卡那霉素/阿米卡星/鏈霉素等3個(gè)檢測模塊,可分別檢測INH及RFP耐藥,氟喹諾酮類藥物耐藥及乙胺丁醇耐藥,卡那霉素、阿米卡星及鏈霉素耐藥[13]。此法需手動(dòng)操作,可在24 h內(nèi)獲得結(jié)果。

        4.REBA-LPA:此法由韓國YD Diagnostics公司發(fā)明[8],可檢測臨床分離株及涂陽痰標(biāo)本中的Mtb及其低水平RFP耐藥情況,需手動(dòng)操作。該技術(shù)自2013年首次亮相后就再未見相關(guān)報(bào)道。

        二、LPA在肺結(jié)核檢測中的應(yīng)用

        各種LPA法都可對(duì)疑似耐藥肺結(jié)核患者進(jìn)行早期快速檢測,且其敏感度及特異度較高。預(yù)測耐藥基因表型的關(guān)鍵在于對(duì)耐藥基因突變位點(diǎn)的了解,同時(shí)耐藥基因突變特點(diǎn)也因國家和地區(qū)以及具體檢測方法不同而有所差異。

        1.INNO-LPA:INNO-LPA 法檢測臨床標(biāo)本的特異度為98.4%,敏感度為69.5%;若檢測痰涂片陽性標(biāo)本則敏感度上升至91.7%[14]。與比例法相比,INNO-LPA法檢測Mtb臨床分離株RFP耐藥的敏感度為95%~100%,特異度為100%。但總的來說,檢測臨床標(biāo)本的敏感度低于臨床分離株[14]。

        2.GenoType法:MDTBR-LPA檢測Mtb臨床分離株RFP耐藥與藥物敏感性試驗(yàn)(drug sensitivity test, DST)的一致率為95.7%~100.0%[12],檢測RFP耐藥的敏感度及特異度接近100%[10];檢測INH耐藥與DST的一致率為86.25~89.0%[12],檢測INH耐藥的敏感度為70%~90%,特異度為100%[10]。一項(xiàng)Meta分析表明,MDTBR-LPA檢測涂陽痰標(biāo)本INH耐藥的敏感度為 84.3%,特異度為99.5%[6]。以DST為金標(biāo)準(zhǔn),MTBDRplus-LPA檢測Mtb臨床分離株RFP耐藥的敏感度為 93.1%~98.0%,特異度為34.6%~100.0%[9, 15-16];檢測Mtb臨床分離株INH耐藥的敏感度為86.5%~100.0%,特異度為98.1%~100.0%[9, 15-16];檢測耐多藥(multidrug resistance,MDR)株的敏感度為85.7%~88.9%[15-16],特異度均為100%[15]。對(duì)于涂陽痰標(biāo)本以液體分枝桿菌培養(yǎng)管960培養(yǎng)法(liquid Mycobacterium growth indicator tube, BACTEC MGIT 960)為金標(biāo)準(zhǔn),MTBDRplus-LPA Mtb檢出一致率為66.7%~93.8%[17];檢測RFP、INH、MDR耐藥的一致率分別為84.4%~100.0%[18-19]、84.7%~96.4%[18-19]和100.0%[19]。MTBDRplus-LPA檢測涂陽痰標(biāo)本RFP耐藥的敏感度和特異度均較高,分別為96%~100%和94.4%~100.0%[2,7, 19-20];檢測INH耐藥的敏感度較低(67.0%~84.9%)[2,19,21],可能與探針未能涵蓋INH 耐藥相關(guān)的其他基因突變(如ahpC-oxyR和ndh)有關(guān);也有報(bào)導(dǎo)敏感度達(dá)92.0%~95.3%[7]。MTBDRplus-LPA檢測涂陽痰標(biāo)本INH耐藥的特異度為93.8%~100.0%[2,7, 18-19];檢測MDR耐藥的敏感度和特異度分別為92.3%~100.0%和96.2%~100.0%[7, 18-19]。以DST為金標(biāo)準(zhǔn),MTBDRsl-LPA檢測Mtb臨床分離株廣泛耐藥的敏感度為91.7%~100.0%,其中,卡那霉素耐藥檢出率為100%、氟喹諾酮類藥物耐藥檢出率為83.9%、乙胺丁醇耐藥檢出率為69.4%[22-23];檢測阿米卡星耐藥的敏感度為62.5%~100.0%,特異度為98.8%~100.0%[22-24];檢測氟喹諾酮類藥物耐藥敏感度為75.6%~100.0%,特異度為100.0%[22-23];檢測乙胺丁醇耐藥敏感度為47.1%~91.7%、特異度為75%~100%[22-24];檢測丁胺卡那霉素耐藥的敏感度和特異度分別為81.3%和98.7%[12];檢測氧氟沙星敏感度為94.1%~94.7%,特異度90.7%~92.6%[12, 24]。

        3.AID-LPA:以DST為金標(biāo)準(zhǔn),AID-LPA[13]檢測臨床痰標(biāo)本INH、RFP、氟喹諾酮類、乙胺丁醇、卡那霉素或卷曲霉素、鏈霉素耐藥的一致率分別為98.3%、100.0%、91.5%、72.9%、100.0%、98.0%;檢測敏感度和特異度分別為97.8%和100.0%、100.0%和100.0%、33.3%和98.1%、60.0%和91.7%、100.0%和100.0%、100.0%和96.6%。

        4.REBA-LPA:REBA-LPA[8]檢測Mtb臨床分離株、涂陽痰標(biāo)本的敏感度和特異度分別為98.1%和100.0%、100.0%和100.0%。

        三、LPA在肺外結(jié)核病診斷中的應(yīng)用

        WHO于2008年正式推薦使用LPA檢測肺外結(jié)核標(biāo)本。由于肺外結(jié)核種類繁多,標(biāo)本異質(zhì)性大,LPA檢測結(jié)果差異也較大。

        Sam等[25]用INNO-LPA法檢測肺外結(jié)核標(biāo)本,并以DST為標(biāo)準(zhǔn),其一致率、敏感度、特異度分別為80.0%、61.1%、87.8%;其中,檢測椎體穿刺物標(biāo)本的一致率、敏感度、特異度分別為86.7%、83.3%、88.9%;檢測腰大肌膿腫膿液標(biāo)本分別為53.3%、50.0%、55.6%。Tortoli和Marcelli[14]以同法檢測肺內(nèi)外標(biāo)本(痰和胸腔積液、腦脊液和尿液),發(fā)現(xiàn)檢測兩類標(biāo)本敏感度分別為77.03%、48.81%,但特異度均達(dá)98%。Alvarado-Esquivel等[26]以INNO-LPA法檢測肺外標(biāo)本(腦脊液、關(guān)節(jié)滑液等體液和淋巴結(jié)等組織)并與PCR比較,二者檢測Mtb及其RFP耐藥的一致率分別為88.2%、100.0%。Reddy 等[27]發(fā)現(xiàn)INNO-LPA法檢測組織標(biāo)本(淋巴結(jié)、腦脊液、骨關(guān)節(jié)骨組織等)的敏感度很低(10%),究其原因,可能為標(biāo)本含菌量較低,使用固定劑,目的基因擴(kuò)增量少,DNA提取的過程受外界影響等。Duo等[28]用MTBDRplus法檢測腦脊液標(biāo)本并與PCR相比,INH、RFP、MDR耐藥的檢出率分別為64.29%、39.29%、32.14%。由此,建議當(dāng)PCR檢測為陽性時(shí),用LPA檢測其耐藥性。Jadhav等[29]嘗試用LPA檢測脾結(jié)核標(biāo)本及其耐藥性,發(fā)現(xiàn)LPA是目前“最先進(jìn)”的檢測Mtb耐藥的分子檢測手段,適宜臨床應(yīng)用。Molina-Moya等[13]采用AID-LPA檢測來自淋巴結(jié)、腰大肌膿液等標(biāo)本,結(jié)果與DST完全一致。Gupta等[30]以BACTEC MGIT 960為標(biāo)準(zhǔn),用MTBDR檢測結(jié)核性腦膜炎患者腦脊液標(biāo)本分離株,發(fā)現(xiàn)INH和RFP耐藥的敏感度和特異度分別為93%和97%、80%和98.8%。但直接檢測腦脊液標(biāo)本時(shí),Mtb檢出率僅為55%。Bansal等[31]以MTBDRplus法和基因測序法首次檢出眼玻璃體液Mtb陽性,檢出率分別為6/11和10/11。二者檢測RFP耐藥性的一致率為3/3。研究發(fā)現(xiàn),不同的檢測方法組合及優(yōu)化標(biāo)本前處理過程可獲得較好地結(jié)果[32]。Gu等[33]優(yōu)化標(biāo)本前處理后,按“綜合診斷標(biāo)準(zhǔn)”[21]評(píng)價(jià)RFP耐藥實(shí)時(shí)熒光定量核酸擴(kuò)增檢測技術(shù)(Xpert Mtb/RIF) 和 MTBDRplus法檢測骨關(guān)節(jié)結(jié)核標(biāo)本的可行性,發(fā)現(xiàn)二者的敏感度可達(dá)82% (41/50)和72% (36/50),特異度均高達(dá)100%。MTBDRplus法檢測RFP和INH耐藥的敏感度可達(dá)83.3%和85.7%,二者特異度均高達(dá)100%,證明MTBDRplus法適宜骨關(guān)節(jié)結(jié)核的臨床診斷。

        四、與同類技術(shù)及其他技術(shù)的比較

        1.LPA各方法間的比較:各類LPA基本原理相同,操作步驟大體相似。根據(jù)其探針設(shè)計(jì)的不同,各類LPA檢出的耐藥范圍不盡相同,INNO-LPA法和REBA-LPA僅能檢測RFP耐藥;GenoType 法和AID-LPA均可檢測RFP、INH,以及氟喹諾酮類藥物、阿米卡星、乙胺丁醇等二線抗結(jié)核藥物耐藥情況,但4類方法檢測Mtb及其耐藥的效果相當(dāng)[34]。

        2.與其他技術(shù)的比較:LPA與Xpert Mtb/RIF最大不同在于LPA還可檢測RFP以外藥物耐藥情況。二者在敏感度及特異度上難分伯仲。Rufai等[35]通過雙盲、前瞻性研究發(fā)現(xiàn),MTBDRplus與BACTEC MGIT 960法的一致率高達(dá)100%,而Xpert MTB/RIF法僅為64.4%。對(duì)兩者檢測有差異的標(biāo)本行基因測序, MTBDRplus與基因測序法結(jié)果的一致率為91.3%,而Xpert MTB/RIF法僅為8.7%,故認(rèn)為MTBDRplus檢測性能優(yōu)于Xpert MTB/RIF法。但Singh等[23]研究表明,MTBDRplus法和Xpert MTB/RIF法檢測RFP耐藥的敏感度和特異度均為100%和100%,且差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

        LPA與基因測序法均可快速、準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)基因突變的位置和分布。LPA受探針?biāo)迌H能檢測有限突變,而基因測序法可檢測所有基因突變位點(diǎn),是Mtb鑒定的金標(biāo)準(zhǔn),也是評(píng)價(jià)其他檢測方法的參考方法。二者均操作繁瑣、費(fèi)用昂貴;但基因測序法更甚,目前多限于高級(jí)實(shí)驗(yàn)室使用[36]。

        五、成本效益

        多數(shù)人認(rèn)為LPA價(jià)格昂貴,在發(fā)展中國家推廣受限。Shah 等[37]發(fā)現(xiàn),檢測單位樣本平均成本LPA為23.46美元、Xpert MTB/RIF為14.93美元、BACTEC MGIT 960法為12.16美元,LPA較后兩者更昂貴。李強(qiáng)等[38]將耗材、勞務(wù)等其他費(fèi)用以及重復(fù)檢驗(yàn)費(fèi)用等考慮在內(nèi),發(fā)現(xiàn)LPA的單位平均成本(31.5美元)明顯低于DST(57.4美元)。Drobniewski 等[34]研究表明,LPA(MTBDRplus法)似乎是南亞地區(qū)成本效益比最合適的快速測試方法,而在其他地區(qū)為Xpert MTB/RIF法。

        六、展望

        LPA尤其是GenoType 法在結(jié)核病的診斷中顯示了強(qiáng)大的優(yōu)勢。其對(duì)肺內(nèi)Mtb及其耐藥的檢測性能與常規(guī)檢測手段、尤其是經(jīng)典的改良羅氏培養(yǎng)系統(tǒng)相比具有很良好的一致性。LPA與Xpert MTB/RIF法以及基因測序法相比也具有一定的優(yōu)點(diǎn);其成本效益比在一些研究中也較佳。LPA在肺外結(jié)核的診斷中的重要性也隨著研究的不斷深入而日益凸顯??傊?,LPA作為Mtb分子生物學(xué)檢測技術(shù)的一個(gè)重要組成部分,極大地縮短了耐藥結(jié)核的檢出時(shí)間,在Mtb菌種鑒定及耐藥基因檢測方面發(fā)揮了巨大作用。

        然而,LPA也存在一些問題。由于分子探針數(shù)目所限,某些基因區(qū)(例如ahpC、kasA、furA)的一些未知基因突變未能被檢測出來[20],因此不能檢測沉默突變,可能出現(xiàn)假陰性結(jié)果。其需要專用PCR空間降低污染的風(fēng)險(xiǎn)[39],且污染問題的處理比較棘手。還需要適當(dāng)?shù)幕A(chǔ)設(shè)施及技術(shù)熟練的實(shí)驗(yàn)員[20,39]。再者,對(duì)基因弱突變的解釋較困難。近年來,臨床工作者不斷探討LPA診斷肺外結(jié)核病的可行性,并取得了一些進(jìn)展。但肺外結(jié)核病尤其是骨關(guān)節(jié)結(jié)核普遍存在標(biāo)本取材困難、異質(zhì)性大、前處理不理想等問題[33],導(dǎo)致LPA檢測效力低。如何解決上述難題,以及解決LPA操作復(fù)雜、價(jià)格貴、探針有限等固有問題是未來需要研究的重要課題。

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        (本文編輯:李敬文)

        Progress of the molecular linear probe method in the diagnosis of tuberculosis

        CHENChen*,MAYuan-zheng.

        *TheGraduateDepartmentofShanximedicaluniversity,Taiyuan030001,China

        MAYuan-zheng,Email:myzzxq@sina.com

        The increase of drug-resistant TB cases and the hysteresis of the conventional diagnostic technique are major causes for the delayed diagnosis and poor prognosis of TB. The molecular linear probe (LPA) technology is a new PCR technique, which includes the INNO-LPA, Genotype MTBDR LPA, the Autoimmun Diagnostika TB Resistance LPA (AID-LPA), and the REBA MTB-rifa?assay (REBA-LPA). The LPA technique could diagnose tuberculosis rapidly and accurately. The common resistant genes could also be detected at the same time. Besides, the LPA technique could achieve very high sensitivity and specificity. We reviewed the research progress of LPA technique in this paper.

        Tuberculosis; Molecular probes; Diagnosis

        10.3969/j.issn.1000-6621.2016.03.013

        030001太原,山西醫(yī)科大學(xué)研究生院(陳琛);解放軍第三○九醫(yī)院脊柱外科(馬遠(yuǎn)征)

        馬遠(yuǎn)征,Email:myzzxq@sina.com

        2016-01-24)

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