Ett nytt vapen för tuberkulosdiagnos och upptäckt av läkemedelsresistens: En ny generation riktad sekvensering (tNGS) kombinerad med maskininlärning för diagnos av tuberkulosöverkänslighet
Litteraturrapport: CCa: en diagnostisk modell baserad på tNGS och maskininlärning, som är lämplig för personer med mindre bakteriell tuberkulos och tuberkulös hjärnhinneinflammation.
Avhandlingstitel: Tuberkulös riktad nästa generations sekvensering och maskininlärning: en ultrakänslig diagnostisk strategi för svaga lungtubulor och tubulär meningit.
Tidskrift: 《Clinica Chimica Acta》
OM: 6,5
Publiceringsdatum: januari 2024
I samarbete med University of Chinese Academy of Sciences och Beijing Chest Hospital vid Capital Medical University etablerade Macro & Micro-Test en modell för tuberkulosdiagnos baserad på den nya generationens riktad sekvenseringsteknik (tNGS) och maskininlärningsmetod, vilket gav ultrahög detektionskänslighet för tuberkulos med få bakterier och tuberkulös hjärnhinneinflammation, tillhandahöll en ny metod för överkänslighetsdiagnos för klinisk diagnos av två typer av tuberkulos, och hjälpte till korrekt diagnos, upptäckt av läkemedelsresistens och behandling av tuberkulos. Samtidigt har det visat sig att patientens plasma-cfDNA kan användas som en lämplig provtyp för klinisk provtagning vid diagnos av tuberkulos.
I denna studie användes 227 plasmaprover och cerebrospinalvätskeprover för att etablera två kliniska kohorter, där laboratoriediagnostiska kohortprover användes för att etablera maskininlärningsmodellen för tuberkulosdiagnos, och de kliniska diagnostiska kohortproverna användes för att verifiera den etablerade diagnostiska modellen. Alla prover målsöktes först med en specialdesignad riktad infångningsprobpool för Mycobacterium tuberculosis. Sedan, baserat på TB-tNGS-sekvenseringsdata, används beslutsträdmodellen för att utföra 5-faldig korsvalidering på tränings- och valideringsuppsättningarna i laboratoriediagnostikkön, och de diagnostiska tröskelvärdena för plasmaprover och cerebrospinalvätskeprover erhålls. Det erhållna tröskelvärdet sammanförs med två testuppsättningar av klinisk diagnostikkö för detektion, och elevens diagnostiska prestanda utvärderas med ROC-kurvan. Slutligen erhölls diagnosmodellen för tuberkulos.
Figur 1 schematiskt diagram över forskningsdesign
Resultat: Enligt de specifika tröskelvärdena för CSF-DNA-provet (AUC = 0,974) och plasma-cfDNA-provet (AUC = 0,908) som bestämdes i denna studie, var sensitiviteten för CSF-provet bland 227 prover 97,01 %, specificiteten 95,65 % och sensitiviteten och specificiteten för plasmaprovet 82,61 % respektive 86,36 %. I analysen av 44 parade prover av plasma-cfDNA och cerebrospinalvätske-DNA från TBM-patienter har diagnosstrategin i denna studie en hög konsistens på 90,91 % (40/44) i plasma-cfDNA och cerebrospinalvätske-DNA, och sensitiviteten är 95,45 % (42/44). Hos barn med lungtuberkulos är diagnosstrategin i denna studie mer känslig för plasmaprover än Xpert-detektionsresultaten för magsaftprover från samma patienter (28,57 % VS 15,38 %).
Fig. 2 Analysprestanda för tuberkulosdiagnosmodellen för populationsurval
Fig. 3 Diagnostiska resultat av parade prover
Slutsats: I denna studie etablerades en överkänslig diagnostisk metod för tuberkulos, vilken kan ge ett diagnostiskt verktyg med högsta detektionskänslighet för kliniska patienter med oligobacillär tuberkulos (negativ odling). Detektion av överkänslig tuberkulos baserat på plasma-cfDNA kan vara en lämplig provtyp för diagnos av aktiv tuberkulos och tuberkulös meningit (plasmaprover är lättare att samla in än cerebrospinalvätska för patienter som misstänks för hjärntuberkulos).
Ursprunglig länk: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/s0009898123004990? via%3Dihub
Kort introduktion av Macro & Micro-Test tuberkulosdetekteringsprodukter
Med tanke på den komplicerade provsituationen för tuberkulospatienter och deras olika behov erbjuder Macro & Micro-Test en komplett uppsättning NGS-lösningar för kondensering av sputumprover, konstruktion och sekvensering av Qualcomm-bibliotek samt dataanalys. Produkterna omfattar snabbdiagnos av tuberkulospatienter, detektion av läkemedelsresistens mot tuberkulos, typning av Mycobacterium tuberculosis och NTM, överkänslighetsdiagnostik hos bakterienegativa tuberkulos- och tuberkulösa personer, etc.
Seriell detektionskit för tuberkulos och mykobakterier:
| Artikelnummer | produktnamn | innehåll för produkttestning | provtyp | tillämplig modell |
| HWTS-3012 | Provsläppsmedel | Används vid kondensering av sputumprover och har erhållit ett förstklassigt registreringsnummer, Sutong Machinery Equipment 20230047. | slem | |
| HWTS-NGS-P00021 | Qualcomm kvantitetsdetekteringskit för överkänslig tuberkulos (probavläsningsmetod) | Icke-invasiv (flytande biopsi) överkänslighetsdetektion för bakterienegativ lungtuberkulos och hjärnnoduler; Prover från personer som misstänks vara infekterade med tuberkulos- eller icke-tuberkulosmykobakterier analyserades med djupgående sekvenseringsmetagenomik, och detektionsinformation om huruvida tuberkulos- eller icke-tuberkulosmykobakterier var infekterade samt den viktigaste första linjens information om läkemedelsresistens för Mycobacterium tuberculosis tillhandahölls. | Perifert blod, alveolär lavagevätska, hydrothorax och ascites, fokuspunktionsprov, cerebrospinalvätska. | Andra generationen |
| HWTS-NGS-T001 | Mycobacterium-typning och läkemedelsresistensdetekteringskit (multiplexamplifieringssekvenseringsmetod) | Mycobacterium-typningstest, inklusive MTBC och 187 NTM；Resistensdetektering av Mycobacterium tuberculosis (Mycobacterium tuberculosis) omfattar 13 läkemedel och 16 centrala mutationsställen för läkemedelsresistensgener. | Sputum, alveolär lavagevätska, hydrothorax och ascites, fokuspunktionsprov, cerebrospinalvätska. | Andra/tredje generationens dubbelplattform |
Höjdpunkter: HWTS-NGS-T001 Mycobacterium-typning och läkemedelsresistensdetekteringskit (multiplexamplifieringsmetod)
Produktintroduktion
Produkten är baserad på de huvudsakliga första- och andrahandsläkemedlen som beskrivs i WHO:s riktlinjer för tuberkulosbehandling, makrolider och aminoglykosider som vanligtvis används i NTM:s riktlinjer för behandling, och läkemedelsresistensställena täcker alla grupper av läkemedelsresistensrelaterade ställen i WHO:s mutationskatalog för Mycobacterium tuberculosis-komplexet, såväl som andra rapporterade läkemedelsresistensgener och mutationsställen enligt undersökningar och statistik från högpoängslitteratur i hemlandet och utomlands.
Typningsidentifieringen baseras på de NTM-stammar som sammanfattas i NTM-riktlinjerna publicerade av Chinese Journal of Tuberculosis and Respiratory Diseases och experternas konsensus. De utformade typningsprimrarna kan amplifiera, sekvensera och annotera mer än 190 NTM-arter.
Genom riktad multiplex-PCR-amplifieringsteknik amplifierades genotypningsgenerna och läkemedelsresistenta generna från Mycobacterium med multiplex-PCR, och amplikonkombinationen av målgener som skulle detekteras erhölls. De amplifierade produkterna kan konstrueras till andra generationens eller tredje generationens högkapacitetssekvenseringsbibliotek, och alla andra generationens och tredje generationens sekvenseringsplattformar kan utsättas för djupgående sekvensering för att erhålla sekvensinformation om målgener. Genom att jämföra med de kända mutationerna i den inbyggda referensdatabasen (inklusive WHO:s Mycobacterium tuberculosis-komplexets mutationskatalog och dess samband med läkemedelsresistens) bestämdes mutationerna relaterade till läkemedelsresistens eller känslighet för antituberkulosläkemedel. I kombination med den självöppnande sputumprovbehandlingslösningen från Macro & Micro-Test löstes problemet med låg nukleinsyraamplifieringseffektivitet hos kliniska sputumprover (tio gånger högre än med traditionella metoder), så att detektion av läkemedelsresistenssekvensering kan tillämpas direkt på kliniska sputumprover.
Produktdetekteringsområde
34läkemedelsresistensrelaterade gener av18läkemedel mot tuberkulos och6NTM-läkemedel upptäcktes, täckande297läkemedelsresistensplatser; Tio typer av Mycobacterium tuberculosis och mer än190typer av NTM upptäcktes.
Tabell 1: Information om 18+6 läkemedel +190+NTM
Produktfördel
Stark klinisk anpassningsförmåga: sputumproverna kan detekteras direkt med självförvätskningmedel utan odling.
Den experimentella operationen är enkel: den första omgången av amplifieringsoperationen är enkel, och bibliotekskonstruktionen slutförs på 3 timmar, vilket förbättrar arbetseffektiviteten.
Omfattande typning och läkemedelsresistens: täcker typnings- och läkemedelsresistensställena för MTB och NTM, vilka är de viktigaste punkterna för kliniskt intresse, noggrann typning och läkemedelsresistensdetektering, stöd för oberoende analysprogramvara och genererar analysrapporter med ett klick.
Kompatibilitet: produktkompatibilitet, anpassning till vanliga ILM- och MGI/ONT-plattformar.
Produktspecifikation
| Produktkod | produktnamn | Detektionsplattform | specifikationer |
| HWTS-NGS-T001 | Mycobacterium-typning och läkemedelsresistensdetekteringskit (multiplexamplifieringsmetod) | ONT、Illumina、MGI、Salus pro | 16/96rxn |
Publiceringstid: 23 januari 2024