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一种新的血液检测方法可帮助数百万结核病感染者

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发表时间:2020-03-08 20:53

全世界有超过1000万人患有活动性肺结核(ATB),每年死于该病的人数超过 100万人。大多数患者生活在资源匮乏的国家,那里对ATB的诊断尤其具有挑战性-更新的测试:需要昂贵的实验室设备,而这些设备通常不可用。此外,采集痰标本并进行培养的历史标准很慢,而且通常灵敏度不足以正确识别ATB,这意味着许多需要治疗的患者直到太迟才被识别。


为了帮助患ATB风险最高的患病患者获得所需的护理,世界卫生组织(WHO)呼吁开发一种 基于血液而不是基于痰的分类测试(Triage Test),并可以识别出发生ATB 的高风险患者,应接受诊断测试。有几种商业血液测试试图填补这一空白,但世卫组织根据这些测试过于不准确的证据,强烈建议不要使用它们。


现在,来自Wyss生物激励工程研究所、哈佛大学和麻省理工学院博德研究所、布里格姆和妇女医院以及其他几家合作机构的研究人员团队以一种快速、超灵敏的方式响应了这一要求。他们采用多重血液结核分类试验,分析血液样本中四种蛋白质和抗结核抗体组合水平的“特征”,以确定可能患有ATB并需要进一步诊断和治疗的患者。它可以配置成一个只需2美元的POCT测试,大约30分钟就能得到结果,降低了低资源环境下的护理障碍,并可能挽救数百万人的生命。


“我们的测试表现了86%的敏感性和69%的特异性,非常接近世卫组织对有效结核病分类测试90%敏感性和70%特异性的最低要求,”第一作者Rushdy Ahmad博士说,他是Broad Institute的前研究科学家,现在是True North Bio的总裁。“它还有效地识别了来自三个不同大陆的患者样本中的ATB特征,这意味着它可以检测出许多病原体菌株,并且在HIV阳性和HIV阴性样本中都可以检测到,这使得它广泛适用于大多数ATB患者。”


强大的标志物蛋白


该研究小组着手通过确定患者血液中始终表明很可能出现ATB的生物标志物的特征集来创建他 们的基于血液的测试,然后开发可以检测该特征的易于部署的测定法。他们首先使用传统的微 生物学评估方法,从坦桑尼亚和菲律宾的大约400个样本中测量了47种不同的血液蛋白质水 平,这些样本被诊断出患有ATB或非TB(OTB)以外的疾病。然后他们使用机器学习算法分 析了蛋白质水平数据,该算法对ATB患者中持续升高的四种蛋白质进行了分析:白介素 (IL)-6IL-8IL-18和血管内皮生长因子(VEGF) 。基于此ATB标志物,该算法正确地预测 了86%的阳性样品中ATB的存在(敏感性),以及65%的阴性样品中ATB的缺失(特异性)。 它还可以正确鉴定出100%的HIV阳性样本中的ATB


为了提高他们的测试的检测非常低浓度的四种蛋白质的能力,他们开发的Simoa上的超灵敏免 疫®平台,使蛋白质水平的有效测量使用尽可能少的血从手指点下降。该测定将算法的灵敏度 提高到87%,将特异性提高到66%。此外,该测试未预测出19例潜在结核病样本中的ATB,这 表明该方法可有效地将需要立即就医的患者从不需要疾病干预的患者中分出来。


共同通讯的作者大卫·沃尔特(David Walt)说:我们分析的所有四种血液蛋白的水平都已在 多种不同的疾病中鉴定出来,但只有结合预测算法后,它们才有能力将ATB与其他疾病区分开 来。博士,威斯学院核心教员,哈佛医学院汉斯约格·威斯生物启发工程教授(HMS),布 莱根大学病理学系资深研究员以及霍华德休斯医学研究所教授。


更快,更好,更便宜


对于研究的第二阶段,研究团队通过测试其从越南,南非和秘鲁的317个不同样本中识别出 ATB的能力,验证了算法。他们还在这一组样本中测试了第五种生物标志物,以改善算法的性能:抗结核抗原Ag85B的抗体的存在。使用此附加参数,该测试能够实现86%的灵敏度和 69%的特异性。它还在HIV阳性和阴性样本以及潜在结核病样本中保留了其性能。研究中使用的设置每次测试的成本约为10美元,但可以使用较便宜的材料配置为2美元的可消耗版本。


这种方法不仅是现有最快,最准确的ATB分诊测试之一,而且与其他现有方法相比,它更适合在资源贫乏的社区中进行部署,它适用于不同结核病菌株的患者,其结果是通讯作者,迈克 尔·吉列特(Michael Gillette)博士,博德研究所蛋白质组学和生物标志物发现计划的高级研 究组负责人兼医学副教授,医学博士HMS和麻萨诸塞州综合医院的肺/重症监护医师。这些特点使它有可能成为病人的救命方法,因为它能立即识别出需要进行结核病诊断测试的患者,这将减少因未确诊的抗结核抗体和过度使用抗生素造成的死亡,并降低对非抗结核抗体患者昂贵的诊断费用。


该团队通过添加更多的诊断性生物标记物(包括直接测量TB抗原)并进一步复用该检测方 法,从而可以同时检测多达十种分析物,从而不断完善和改进其分类试验。


拓展阅读:https://wyss.harvard.edu/news/a-timely-triage-test-for-tb/







https://z1-pcok6.kuaishangkf.com/bs/im.htm?cas=114835___885360&fi=116798&sText=%E5%AE%98%E7%BD%91&ref=%E5%AE%98%E7%BD%91