Novo orožje za diagnosticiranje tuberkuloze in odkrivanje odpornosti na zdravila: Ciljno sekvenciranje nove generacije (tNGS) v kombinaciji s strojnim učenjem za diagnosticiranje preobčutljivosti na tuberkulozo
Poročilo o literaturi: CCa: diagnostični model, ki temelji na tNGS in strojnem učenju, primeren za ljudi z manj bakterijsko tuberkulozo in tuberkuloznim meningitisom.
Naslov diplomskega dela: Sekvenciranje naslednje generacije in strojno učenje, usmerjeno proti tuberkulozi: ultra občutljiva diagnostična strategija za šibke pljučne tubule in tubularni meningitis.
Periodika: 《Clinica Chimica Acta》
ČE: 6,5
Datum objave: januar 2024
V sodelovanju z Univerzo kitajske akademije znanosti in Pekinško bolnišnico za prsni koš Univerze Capital Medical je Macro & Micro-Test vzpostavil model za diagnozo tuberkuloze, ki temelji na novi generaciji tehnologije ciljnega sekvenciranja (tNGS) in metodi strojnega učenja. Ta model zagotavlja izjemno visoko občutljivost za odkrivanje tuberkuloze z malo bakterijami in tuberkuloznega meningitisa, novo metodo za diagnozo preobčutljivosti za klinično diagnozo dveh vrst tuberkuloze ter pomaga pri natančni diagnozi, odkrivanju odpornosti na zdravila in zdravljenju tuberkuloze. Hkrati je bilo ugotovljeno, da se lahko pacientova plazemska cfDNA uporabi kot primeren vzorec za klinično vzorčenje pri diagnozi TBM.
V tej študiji je bilo uporabljenih 227 vzorcev plazme in vzorcev cerebrospinalne tekočine za vzpostavitev dveh kliničnih kohort, v katerih so bili vzorci laboratorijske diagnostične kohorte uporabljeni za vzpostavitev modela strojnega učenja za diagnozo tuberkuloze, vzorci klinične diagnostične kohorte pa za preverjanje vzpostavljenega diagnostičnega modela. Vse vzorce je najprej ciljal posebej zasnovan ciljni nabor sond za zajemanje za Mycobacterium tuberculosis. Nato je bil na podlagi podatkov sekvenciranja TB-tNGS uporabljen model odločitvenega drevesa za izvedbo 5-kratne navzkrižne validacije na učnih in validacijskih naborih laboratorijske diagnostične čakalne vrste, pri čemer so bili pridobljeni diagnostični pragovi vzorcev plazme in vzorcev cerebrospinalne tekočine. Pridobljeni prag je bil prenesen v dva testna nabora klinične diagnostične čakalne vrste za odkrivanje, diagnostična uspešnost učečega se udeleženca pa je bila ocenjena z ROC krivuljo. Nazadnje je bil pridobljen diagnostični model tuberkuloze.
Slika 1 shematski diagram raziskovalne zasnove
Rezultati: Glede na specifične pragove vzorca DNK cerebrospinalne tekočine (AUC = 0,974) in vzorca cfDNA plazme (AUC = 0,908), določene v tej študiji, je bila med 227 vzorci občutljivost vzorca cerebrospinalne tekočine 97,01 %, specifičnost 95,65 %, občutljivost in specifičnost vzorca plazme pa 82,61 % oziroma 86,36 %. Pri analizi 44 parnih vzorcev cfDNA plazme in DNK cerebrospinalne tekočine bolnikov s TBM ima diagnostična strategija te študije visoko konsistentnost 90,91 % (40/44) v cfDNA plazme in DNK cerebrospinalne tekočine, občutljivost pa 95,45 % (42/44). Pri otrocih s pljučno tuberkulozo je diagnostična strategija te študije bolj občutljiva na vzorce plazme kot rezultati detekcije Xpert vzorcev želodčnega soka istih bolnikov (28,57 % v primerjavi s 15,38 %).
Slika 2 Analiza uspešnosti modela za diagnozo tuberkuloze za vzorce populacije
Slika 3 Diagnostični rezultati parnih vzorcev
Zaključek: V tej študiji je bila vzpostavljena preobčutljiva diagnostična metoda za tuberkulozo, ki lahko zagotovi diagnostično orodje z najvišjo občutljivostjo odkrivanja pri kliničnih bolnikih z oligobacilarsko tuberkulozo (negativna kultura). Odkrivanje preobčutljive tuberkuloze na podlagi plazemske cfDNA je lahko primerna vrsta vzorca za diagnozo aktivne tuberkuloze in tuberkuloznega meningitisa (vzorce plazme je lažje odvzeti kot cerebrospinalno tekočino pri bolnikih s sumom na možgansko tuberkulozo).
Izvirna povezava: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/s0009898123004990? prek %3Dihub
Kratek uvod v izdelke za odkrivanje tuberkuloze serije Macro & Micro-Test
Glede na zapleteno situacijo z vzorci bolnikov s tuberkulozo in različne potrebe Macro & Micro-Test ponuja celoten nabor rešitev NGS za ekstrakcijo utekočinjenja iz vzorcev sputuma, izdelavo in sekvenciranje knjižnice Qualcomm ter analizo podatkov. Izdelki zajemajo hitro diagnozo bolnikov s tuberkulozo, odkrivanje odpornosti tuberkuloze na zdravila, tipizacijo Mycobacterium tuberculosis in NTM, diagnozo preobčutljivosti bakterijske tuberkuloze in tuberkuloznih ljudi itd.
Serijski kompleti za odkrivanje tuberkuloze in mikobakterij:
| Št. artikla | ime izdelka | vsebina testiranja izdelkov | vrsta vzorca | ustrezni model |
| HWTS-3012 | Sredstvo za sproščanje vzorcev | Uporablja se pri utekočinjanju vzorcev sputuma in je pridobil prvovrstno številko zapisa, Sutong Machinery Equipment 20230047. | sputum | |
| HWTS-NGS-P00021 | Komplet za odkrivanje količine Qualcomm za preobčutljivo tuberkulozo (metoda zajemanja s sondo) | Neinvazivno (tekoča biopsija) odkrivanje preobčutljivosti za bakterijsko negativno pljučno tuberkulozo in možganske vozličke; Vzorci ljudi, za katere se je sumilo, da so okuženi s tuberkulozo ali netuberkuloznimi mikobakterijami, so bili analizirani z metagenomiko globokega sekvenciranja in podani so bili podatki o odkrivanju okužbe s tuberkulozo ali netuberkuloznimi mikobakterijami, ter glavne informacije o odpornosti Mycobacterium tuberculosis na zdravila prve izbire. | Periferna kri, alveolarna lavažna tekočina, hidrotoraks in ascites, vzorec punkcije iz fokusa, cerebrospinalna tekočina. | Druga generacija |
| HWTS-NGS-T001 | Komplet za tipizacijo mikobakterij in odkrivanje odpornosti na zdravila (metoda multipleksnega amplifikacijskega sekvenciranja) | Test tipizacije mikobakterij, vključno z MTBC in 187 NTM；Odkrivanje odpornosti na zdravila pri Mycobacterium tuberculosis zajema 13 zdravil in 16 glavnih mutacijskih mest genov za odpornost na zdravila. | Sputum, alveolarna lavažna tekočina, hidrotoraks in ascites, vzorec punkcije iz fokusa, cerebrospinalna tekočina. | Dvojna platforma druge/tretje generacije |
Poudarki: Komplet za tipizacijo mikobakterij in odkrivanje odpornosti na zdravila HWTS-NGS-T001 (metoda multipleksne amplifikacije)
Predstavitev izdelka
Izdelek temelji na glavnih zdravilih prve in druge izbire, opisanih v smernicah SZO za zdravljenje tuberkuloze, makrolidih in aminoglikozidih, ki se pogosto uporabljajo v smernicah za zdravljenje netuberkulozne mikobakterijske okužbe (NTM), mesta za odpornost na zdravila pa pokrivajo vsa mesta, povezana z odpornostjo na zdravila, v katalogu mutacij kompleksa Mycobacterium tuberculosis SZO, pa tudi druge poročane gene za odpornost na zdravila in mesta mutacij v skladu z raziskavami in statistiko visoko ocenjene literature doma in v tujini.
Identifikacija tipizacije temelji na sevih NTM, povzetih v smernicah NTM, ki jih je objavil Chinese Journal of Tuberculosis and Respiratory Diseases, in na soglasju strokovnjakov. Zasnovane začetni oligonukleotidne sekvence lahko amplificirajo, sekvencirajo in označijo več kot 190 vrst NTM.
S tehnologijo ciljne multipleksne PCR amplifikacije so bili geni za genotipizacijo in geni za odpornost na zdravila pri bakteriji Mycobacterium amplificirani z multipleksno PCR, s čimer je bila pridobljena kombinacija amplikonov ciljnih genov, ki jih je bilo treba zaznati. Amplificirani produkti se lahko vgradijo v knjižnice za visokozmogljivo sekvenciranje druge ali tretje generacije, vse platforme za sekvenciranje druge in tretje generacije pa se lahko podvržejo globokemu sekvenciranju, da se pridobijo informacije o zaporedju ciljnih genov. S primerjavo z znanimi mutacijami, ki jih vsebuje vgrajena referenčna baza podatkov (vključno s katalogom mutacij kompleksa Mycobacterium tuberculosis SZO in njegovim odnosom do odpornosti na zdravila), so bile določene mutacije, povezane z odpornostjo na zdravila ali občutljivostjo protituberkuloznih zdravil. V kombinaciji z rešitvijo za samoodprto zdravljenje vzorcev sputuma Macro & Micro-Test je bil rešen problem nizke učinkovitosti amplifikacije nukleinskih kislin v kliničnih vzorcih sputuma (desetkrat večja kot pri tradicionalnih metodah), tako da se lahko sekvenciranje za odkrivanje odpornosti na zdravila neposredno uporabi za klinične vzorce sputuma.
Območje zaznavanja izdelka
34geni, povezani z odpornostjo na zdravila18zdravila proti tuberkulozi in6Odkrite so bile netuberkulozne droge, ki so zajemale297mesta odpornosti na zdravila; deset vrst Mycobacterium tuberculosis in več kot190Odkrili so bile vrste NTM.
Tabela 1: Informacije o 18+6 zdravilih +190+NTM
Prednost izdelka
Močna klinična prilagodljivost: vzorce sputuma je mogoče neposredno zaznati s sredstvom za samoutekočinjanje brez kulture.
Eksperimentalna operacija je preprosta: prvi krog ojačitve je preprost, gradnja knjižnice pa je končana v 3 urah, kar izboljša učinkovitost dela.
Celovito tipiziranje in odpornost na zdravila: zajemanje mest tipiziranja in odpornosti na zdravila pri MTB in NTM, ki so ključne klinične točke, natančno tipiziranje in odkrivanje odpornosti na zdravila, podpora programski opremi za neodvisno analizo in ustvarjanje poročil o analizi z enim klikom.
Združljivost: združljivost izdelkov, prilagajanje glavnim platformam ILM in MGI/ONT.
Specifikacija izdelka
| Koda izdelka | ime izdelka | Platforma za zaznavanje | specifikacije |
| HWTS-NGS-T001 | Komplet za tipizacijo mikobakterij in odkrivanje odpornosti na zdravila (metoda multipleksne amplifikacije) | ONT、Illumina、MGI、Salus pro | 16/96rxn |
Čas objave: 23. januar 2024