用于结核分枝杆菌复合群鉴定的技术
分子检测技术的使用,大大加快了结核病的诊断和治疗。分子检测技术最初始于DNA探针技术,该技术可对培养阳性的菌株鉴定出常见的分枝杆菌菌种。随后出现的是核酸扩增技术,既可直接应用于标本又可应用于培养阳性的菌株。之后出现的是扩增后分析技术,如全基因组测序。
1.DNA探针技术 20世纪90年代核酸探针技术就已用于分枝杆菌的鉴定。核酸探针技术具有检测时间短(约1 h)、可靠性高、阳性预测值高等优点。与同位素探针相比,非同位素探针也可达100%的灵敏度和特异度。探针可应用于培养阳性的菌株,无论是固体培养还是液体培养。核酸探针与液体培养技术结合,可使鉴定的时间从15 ~16 d缩短至10 d。核酸探针的缺点是在M.terrae complex和M.celatum中可能会报告假阳性。在临床实验室中可与HPLC、MALDITOF或核酸测序联合使用。
2.核酸扩增技术 核酸扩增技术的发展对结核病的快速诊断做出了重要贡献,一些技术已获得WHO批准用于结核病的诊断,如Xpert/RIF MTB、GenoType MTBDRplus、环介导等温扩增(LAMP)等。另外两种核酸扩增技术,Amplified Mycobacterium Tuberculosis Direct Test (Gen-Probe,Inc)和Amplicor Mycobacterium tuberculosis Test (Roche Molecular Systems,Inc)获得了FDA批准用于涂阳标本中抗酸菌的检查。
(1) Xpert MTB/RIF技术:Xpert MTB/RIF技术是以半巢式实时PCR技术为基础的全自动核酸扩增检测技术,以rpoB基因为靶基因,可在2 h内同时检测结核分枝杆菌和是否对利福平耐药。Meta分析显示Xpert MTB/RIF诊断肺结核的灵敏度为89%,特异度为99%,诊断肺外结核的灵敏度为31% ~97%,特异度为82% ~99%。2010年WHO推荐Xpert MTB/RIF技术用于肺结核的诊断,2013年WHO推荐Xpert MTB/RIF技术用于肺外结核的诊断,2014年WHO推荐Xpert MTB/RIF技术用于所有疑似肺结核患者的初诊检查。Xpert MTB/RIF技术的优点:自动化检测平台,操作简便,对实验室人员要求较低;检测时间短,2 h即可报告结果;准确率较高;全封闭系统,可降低交叉污染率,并可降低生物安全风险。缺点:仪器和试剂较昂贵。
(2) 线性探针技术:线性探针检测(line probe assay,LPA)的原理是通过应用生物素标记的特异引物进行靶核酸(DNA)的扩增,并将扩增产物变性后与固定在尼龙膜上的特异寡核苷酸探针杂交,通过酶联免疫显色法显示结果,1次杂交可以检测多种靶序列。比较有代表性的线性探针技术试剂盒有INNO—LPA、GenoType MTBDRplus、GenoType MTBDRsl、AID等。INNO—LPA是最早应用于临床的LPA试剂盒,可用于结核分枝杆菌临床分离株和涂阳痰标本的结核分枝杆菌及其利福平耐药检测。Meta分析显示,以培养为金标准LPA诊断肺结核的灵敏度为85%,特异度为98%。LPA技术的优点:具有较高的敏感度和特异度,并可同时检测结核分枝杆菌及其耐药性,而且有些试剂盒可检测二线药物的耐药情况。缺点:LPA所含探针数量有限,不能检测出一些基因区(如ahpC、kasA、furA等)的突变,可能出现假阴性结果;对实验室环境及工作人员水平要求较高。
(3) 核酸恒温扩增技术:2000年,Notomi等首先研发了在等温条件下在1 h内准确地将几个拷贝的DNA序列扩增到109个拷贝的环介导等温扩增(loop-mediated isothermal amplification,LAMP)技术。该技术通过特异的引物与结核分枝杆菌DNA特定的区域结合,采用多对引物识别,在恒温条件下进行扩增。另外,还有一种以结核分枝杆菌活菌中特异性16S rRNA为扩增靶标的RNA恒温扩增实时检测技术,即SAT(simultaneous amplification testing)。LAMP和SAT诊断结核病的灵敏度分别为93%和96%,特异度分别为94%和88%。核酸恒温扩增技术的优点:特异度高,扩增反应效率高,能够短时间内扩增,扩增反应产物量大,不需要昂贵的仪器,适合简易性检测。缺点:易发生交叉污染。
(4) 全基因组测序:全基因组测序技术(WGS)可研究微生物的基因标识物,从而改善疾病的诊断、治疗、预后。全基因组测序主要有两类技术:一代测序和二代测序(常被称为NGS)。一代测序速度相对较慢,但信息量大,价格便宜;二代测序信息量相对较小,价格较高,但速度较快。WGS可以检测到多种类型的突变,而且当rpoB的RRDR存在基因多态性时WGS还可避免假阳性。WGS并未用于常规的临床检测,因为WGS需要从培养阳性的菌株中提取基因组DNA,所需时间较长。最近有报道显示,利用结核分枝杆菌DNA特异的生物素化RNA诱饵可直接从痰标本中捕获结核分枝杆菌基因组,这样WGS就可直接应用于临床标本而达到快速诊断。