Et nytt våpen for tuberkulosediagnose og påvisning av medikamentresistens: En ny generasjon målrettet sekvensering (tNGS) kombinert med maskinlæring for diagnose av tuberkulosehypersensitivitet
Litteraturrapport: CCa: en diagnostisk modell basert på tNGS og maskinlæring, som er egnet for personer med mindre bakteriell tuberkulose og tuberkuløs meningitt.
Avhandlingstittel: Tuberkuløsrettet neste generasjons sekvensering og maskinlæring: en ultrasensitiv diagnostisk strategi for fattige lungetubularer og tubulær meningitt.
Tidsskrift: 《Clinica Chimica Acta》
HVIS: 6,5
Publikasjonsdato: januar 2024
I samarbeid med University of Chinese Academy of Sciences og Beijing Chest Hospital ved Capital Medical University etablerte Macro & Micro-Test en tuberkulosediagnosemodell basert på den nye generasjonen av målrettet sekvenseringsteknologi (tNGS) og maskinlæringsmetode, som ga ultrahøy deteksjonsfølsomhet for tuberkulose med få bakterier og tuberkuløs meningitt, ga en ny metode for hypersensitivitetsdiagnose for klinisk diagnose av to typer tuberkulose, og bidro til nøyaktig diagnose, påvisning av medikamentresistens og behandling av tuberkulose. Samtidig har det blitt funnet at pasientens plasma-cfDNA kan brukes som en passende prøvetype for klinisk prøvetaking i diagnostisering av tuberkulosebetennelse.
I denne studien ble 227 plasmaprøver og cerebrospinalvæskeprøver brukt til å etablere to kliniske kohorter, der de laboratoriediagnostiske kohortprøvene ble brukt til å etablere maskinlæringsmodellen for tuberkulosediagnose, og de kliniske diagnostiske kohortprøvene ble brukt til å verifisere den etablerte diagnostiske modellen. Alle prøvene ble først målrettet av en spesialdesignet målrettet fangstprobepool for Mycobacterium tuberculosis. Deretter, basert på TB-tNGS-sekvenseringsdata, brukes beslutningstremodellen til å utføre 5-fold kryssvalidering på trenings- og valideringssettene i den laboratoriediagnostiske køen, og de diagnostiske terskelverdiene for plasmaprøver og cerebrospinalvæskeprøver innhentes. Den innhentede terskelen bringes inn i to testsett av klinisk diagnosekø for deteksjon, og elevens diagnostiske ytelse evalueres av ROC-kurven. Til slutt ble diagnosemodellen for tuberkulose innhentet.
Fig. 1 skjematisk diagram av forskningsdesign
Resultater: I henhold til de spesifikke terskelverdiene for CSF-DNA-prøven (AUC = 0,974) og plasma-cfDNA-prøven (AUC = 0,908) bestemt i denne studien, var sensitiviteten til CSF-prøven 97,01 %, spesifisiteten 95,65 %, og sensitiviteten og spesifisiteten til plasmaprøven var 82,61 % og 86,36 %. I analysen av 44 parede prøver av plasma-cfDNA og cerebrospinalvæske-DNA fra TBM-pasienter, har den diagnostiske strategien i denne studien en høy konsistens på 90,91 % (40/44) i plasma-cfDNA og cerebrospinalvæske-DNA, og sensitiviteten er 95,45 % (42/44). Hos barn med lungetuberkulose er den diagnostiske strategien i denne studien mer følsom for plasmaprøver enn Xpert-deteksjonsresultatene for magesaftprøver fra de samme pasientene (28,57 % VS 15,38 %).
Fig. 2 Analyseytelse av tuberkulosediagnosemodell for populasjonsutvalg
Fig. 3 Diagnostiske resultater av parede prøver
Konklusjon: I denne studien ble det etablert en hypersensitiv diagnostisk metode for tuberkulose, som kan gi et diagnostisk verktøy med høyest deteksjonssensitivitet for kliniske pasienter med oligobacillær tuberkulose (negativ kultur). Påvisning av hypersensitiv tuberkulose basert på plasma-cfDNA kan være en passende prøvetype for diagnostisering av aktiv tuberkulose og tuberkuløs meningitt (plasmaprøver er lettere å samle inn enn cerebrospinalvæske for pasienter med mistanke om hjernetuberkulose).
Opprinnelig lenke: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/s0009898123004990? via%3Dihub
Kort introduksjon av Macro & Micro-Test tuberkulose-deteksjonsprodukter
Med tanke på den kompliserte prøvesituasjonen til tuberkulosepasienter og ulike behov, tilbyr Macro & Micro-Test et komplett sett med NGS-løsninger for flytendegjøring av sputumprøver, konstruksjon og sekvensering av Qualcomm-biblioteker, og dataanalyse. Produktene dekker rask diagnose av tuberkulosepasienter, påvisning av medikamentresistens mot tuberkulose, typing av Mycobacterium tuberculosis og NTM, hypersensitivitetsdiagnostikk av bakterienegativ tuberkulose og tuberkuløse personer, osv.
Serielle deteksjonssett for tuberkulose og mykobakterier:
| Varenummer | produktnavn | innhold for produkttesting | prøvetype | gjeldende modell |
| HWTS-3012 | Prøveslippmiddel | Brukes i flytendegjøring av sputumprøver, har oppnådd et førsteklasses registreringsnummer, Sutong Machinery Equipment 20230047. | oppspytt | |
| HWTS-NGS-P00021 | Qualcomm mengdedeteksjonssett for overfølsom tuberkulose (probefangelsesmetode) | Ikke-invasiv (flytende biopsi) hypersensitivitetsdeteksjon for bakterie-negativ lungetuberkulose og hjerneknuter; Prøver fra personer mistenkt for å være infisert med tuberkulose eller ikke-tuberkulosemykobakterier ble analysert ved hjelp av dybdesekvenseringsmetagenomikk, og deteksjonsinformasjon om hvorvidt tuberkulose- eller ikke-tuberkulosemykobakterier var infisert og den viktigste førstelinjeinformasjonen om medikamentresistens for Mycobacterium tuberculosis ble gitt. | Perifert blod, alveolær lavagevæske, hydrothorax og ascites, fokuspunksjonsprøve, cerebrospinalvæske. | Andre generasjon |
| HWTS-NGS-T001 | Mycobacterium-typing og deteksjonssett for medikamentresistens (multipleks amplifiseringssekvenseringsmetode) | Mycobacterium-typingstest, inkludert MTBC og 187 NTM；Resistensdeteksjon av Mycobacterium tuberculosis medikamentresistens dekker 13 legemidler og 16 kjernemutasjonssteder for medikamentresistensgener. | Sputum, alveolær lavagevæske, hydrothorax og ascites, fokuspunkturprøve, cerebrospinalvæske. | Andre/tredje generasjons dobbel plattform |
Høydepunkter: HWTS-NGS-T001 Mycobacterium-typing og deteksjonssett for medikamentresistens (multipleksamplifiseringsmetode)
Produktintroduksjon
Produktet er basert på de viktigste første- og andrelinjemedisinene beskrevet i WHOs retningslinjer for TB-behandling, makrolider og aminoglykosider som vanligvis brukes i NTM-behandlingsretningslinjene, og legemiddelresistensstedene dekker alle gruppene av legemiddelresistensrelaterte steder i WHOs mutasjonskatalog for Mycobacterium tuberculosis-komplekset, samt andre rapporterte legemiddelresistensgener og mutasjonssteder i henhold til undersøkelser og statistikk fra høyskårende litteratur i inn- og utland.
Typingsidentifikasjonen er basert på NTM-stammene oppsummert i NTM-retningslinjene publisert av Chinese Journal of Tuberculosis and Respiratory Diseases og ekspertenes konsensus. De designede typingsprimerne kan amplifisere, sekvensere og annotere mer enn 190 NTM-arter.
Gjennom målrettet multiplex PCR-amplifikasjonsteknologi ble genotypingsgenene og medikamentresistente gener fra Mycobacterium amplifisert med multiplex PCR, og amplikonkombinasjonen av målgener som skulle detekteres ble oppnådd. De amplifiserte produktene kan konstrueres til andregenerasjons eller tredjegenerasjons høykapasitetssekvenseringsbiblioteker, og alle andregenerasjons og tredjegenerasjons sekvenseringsplattformer kan underkastes dybdesekvensering for å innhente sekvensinformasjon om målgener. Ved å sammenligne med de kjente mutasjonene i den innebygde referansedatabasen (inkludert WHO Mycobacterium tuberculosis-kompleksmutasjonskatalogen og dens forhold til medikamentresistens), ble mutasjonene relatert til medikamentresistens eller følsomhet for anti-tuberkulosemedisiner bestemt. Kombinert med den selvåpnede sputumprøvebehandlingsløsningen fra Macro & Micro-Test ble problemet med lav nukleinsyreamplifikasjonseffektivitet av kliniske sputumprøver (ti ganger høyere enn tradisjonelle metoder) løst, slik at deteksjon av medikamentresistenssekvensering kan brukes direkte på kliniske sputumprøver.
Produktdeteksjonsområde
34gener relatert til legemiddelresistens18antituberkulosemedisiner og6NTM-legemidler ble oppdaget, som dekker297steder medikamentresistens; Ti typer Mycobacterium tuberculosis og mer enn190typer NTM ble oppdaget.
Tabell 1: Informasjon om 18+6 legemidler +190+NTM
Produktfordel
Sterk klinisk tilpasningsevne: Sputumprøvene kan detekteres direkte med selvflytendegjørende middel uten kultur.
Den eksperimentelle operasjonen er enkel: den første runden med forsterkningsoperasjon er enkel, og bibliotekkonstruksjonen fullføres på 3 timer, noe som forbedrer arbeidseffektiviteten.
Omfattende typing og medikamentresistens: dekker typings- og medikamentresistensstedene for MTB og NTM, som er de viktigste punktene for klinisk bekymring, nøyaktig typing og deteksjon av medikamentresistens, støtter uavhengig analyseprogramvare og genererer analyserapporter med ett klikk.
Kompatibilitet: produktkompatibilitet, tilpasning til vanlige ILM- og MGI/ONT-plattformer.
Produktspesifikasjon
| Produktkode | produktnavn | Deteksjonsplattform | spesifikasjoner |
| HWTS-NGS-T001 | Mycobacterium-typing og deteksjonssett for medikamentresistens (multipleksamplifiseringsmetode) | ONT、Illumina、MGI、Salus pro | 16/96rxn |
Publisert: 23. januar 2024