อาวุธใหม่สำหรับการวินิจฉัยวัณโรคและการตรวจหาการดื้อยา: การลำดับดีเอ็นเอแบบกำหนดเป้าหมายรุ่นใหม่ (tNGS) ผสานกับการเรียนรู้ของเครื่องจักรสำหรับการวินิจฉัยภาวะภูมิไวเกินต่อวัณโรค
รายงานวรรณกรรม: CCa: แบบจำลองการวินิจฉัยโรคโดยใช้ tNGS และการเรียนรู้ของเครื่องจักร ซึ่งเหมาะสมสำหรับผู้ป่วยวัณโรคที่มีเชื้อแบคทีเรียในระดับต่ำและเยื่อหุ้มสมองอักเสบจากวัณโรค
ชื่อวิทยานิพนธ์: การลำดับดีเอ็นเอรุ่นใหม่ที่มุ่งเป้าไปที่วัณโรคและการเรียนรู้ของเครื่องจักร: กลยุทธ์การวินิจฉัยที่มีความไวสูงเป็นพิเศษสำหรับโรคท่อปอดอักเสบชนิดมีปริมาณน้อยและเยื่อหุ้มสมองอักเสบชนิดท่อ
วารสาร: 《Clinica Chimica Acta》
IF: 6.5
วันที่เผยแพร่: มกราคม 2567
บริษัท Macro & Micro-Test ร่วมกับมหาวิทยาลัยแห่งสถาบันวิทยาศาสตร์จีนและโรงพยาบาลทรวงอกปักกิ่งแห่งมหาวิทยาลัยการแพทย์แคปิตอล ได้สร้างแบบจำลองการวินิจฉัยวัณโรคโดยใช้เทคโนโลยีการจัดลำดับเป้าหมายรุ่นใหม่ (tNGS) และวิธีการเรียนรู้ของเครื่องจักร ซึ่งให้ความไวในการตรวจจับสูงมากสำหรับวัณโรคที่มีเชื้อแบคทีเรียจำนวนน้อยและเยื่อหุ้มสมองอักเสบจากวัณโรค นอกจากนี้ยังได้พัฒนาวิธีการวินิจฉัยที่มีความไวสูงแบบใหม่สำหรับการวินิจฉัยทางคลินิกของวัณโรคทั้งสองชนิด และช่วยในการวินิจฉัยที่แม่นยำ การตรวจหาการดื้อยา และการรักษาวัณโรค ในขณะเดียวกัน พบว่า cfDNA ในพลาสมาของผู้ป่วยสามารถใช้เป็นตัวอย่างที่เหมาะสมสำหรับการเก็บตัวอย่างทางคลินิกในการวินิจฉัย TBM ได้
ในการศึกษาครั้งนี้ ใช้ตัวอย่างพลาสมาและน้ำไขสันหลังจำนวน 227 ตัวอย่าง เพื่อสร้างกลุ่มตัวอย่างทางคลินิกสองกลุ่ม โดยใช้ตัวอย่างจากกลุ่มวินิจฉัยทางห้องปฏิบัติการเพื่อสร้างแบบจำลองการเรียนรู้ของเครื่องสำหรับการวินิจฉัยวัณโรค และใช้ตัวอย่างจากกลุ่มวินิจฉัยทางคลินิกเพื่อตรวจสอบความถูกต้องของแบบจำลองการวินิจฉัยที่สร้างขึ้น ตัวอย่างทั้งหมดถูกกำหนดเป้าหมายด้วยชุดโพรบจับเป้าหมายที่ออกแบบมาเป็นพิเศษสำหรับเชื้อ Mycobacterium tuberculosis ก่อน จากนั้น ใช้ข้อมูลการจัดลำดับ TB-tNGS แบบจำลองต้นไม้ตัดสินใจเพื่อทำการตรวจสอบแบบไขว้ 5 เท่า (5-fold cross-validation) บนชุดข้อมูลฝึกฝนและชุดข้อมูลตรวจสอบความถูกต้องของกลุ่มตัวอย่างวินิจฉัยทางห้องปฏิบัติการ เพื่อหาค่าเกณฑ์การวินิจฉัยของตัวอย่างพลาสมาและน้ำไขสันหลัง ค่าเกณฑ์ที่ได้จะถูกนำไปใช้ในชุดข้อมูลทดสอบสองชุดของกลุ่มตัวอย่างวินิจฉัยทางคลินิกเพื่อตรวจหา และประเมินประสิทธิภาพการวินิจฉัยของแบบจำลองโดยใช้เส้นโค้ง ROC สุดท้ายจึงได้แบบจำลองการวินิจฉัยวัณโรค
รูปที่ 1 แผนภาพแสดงโครงร่างการออกแบบการวิจัย
ผลการศึกษา: จากค่าเกณฑ์เฉพาะของตัวอย่าง DNA ในน้ำไขสันหลัง (AUC = 0.974) และตัวอย่าง cfDNA ในพลาสมา (AUC = 0.908) ที่กำหนดในการศึกษานี้ พบว่าในจำนวนตัวอย่าง 227 ตัวอย่าง ความไวของตัวอย่างน้ำไขสันหลังอยู่ที่ 97.01% ความจำเพาะอยู่ที่ 95.65% และความไวและความจำเพาะของตัวอย่างพลาสมาอยู่ที่ 82.61% และ 86.36% ตามลำดับ ในการวิเคราะห์ตัวอย่างคู่ของ cfDNA ในพลาสมาและ DNA ในน้ำไขสันหลังจำนวน 44 ตัวอย่างจากผู้ป่วย TBM พบว่ากลยุทธ์การวินิจฉัยในการศึกษานี้มีความสอดคล้องสูงถึง 90.91% (40/44) ระหว่าง cfDNA ในพลาสมาและ DNA ในน้ำไขสันหลัง และความไวอยู่ที่ 95.45% (42/44) ในเด็กที่เป็นวัณโรคปอด กลยุทธ์การวินิจฉัยของงานวิจัยนี้มีความไวต่อตัวอย่างพลาสมามากกว่าผลการตรวจหาเชื้อด้วยวิธี Xpert จากตัวอย่างน้ำย่อยในกระเพาะอาหารของผู้ป่วยกลุ่มเดียวกัน (28.57% เทียบกับ 15.38%)
รูปที่ 2 ประสิทธิภาพการวิเคราะห์ของแบบจำลองการวินิจฉัยวัณโรคสำหรับกลุ่มตัวอย่างประชากร
รูปที่ 3 ผลการวินิจฉัยของตัวอย่างคู่
สรุป: ในการศึกษาครั้งนี้ได้มีการพัฒนาวิธีการวินิจฉัยวัณโรคที่มีความไวสูง ซึ่งสามารถเป็นเครื่องมือวินิจฉัยที่มีความไวในการตรวจจับสูงสุดสำหรับผู้ป่วยวัณโรคที่มีเชื้อแบคทีเรียจำนวนน้อย (ผลการเพาะเชื้อเป็นลบ) การตรวจหาวัณโรคที่มีความไวสูงโดยใช้ cfDNA ในพลาสมา อาจเป็นตัวอย่างที่เหมาะสมสำหรับการวินิจฉัยวัณโรคที่กำลังดำเนินอยู่และเยื่อหุ้มสมองอักเสบจากวัณโรค (การเก็บตัวอย่างพลาสมาทำได้ง่ายกว่าน้ำไขสันหลังสำหรับผู้ป่วยที่สงสัยว่าเป็นวัณโรคในสมอง)
ลิงก์ต้นฉบับ: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/s0009898123004990? via%3Dihub
แนะนำโดยย่อเกี่ยวกับผลิตภัณฑ์ตรวจหาเชื้อวัณโรคชุด Macro-Test และ Micro-Test
เนื่องจากสถานการณ์ตัวอย่างผู้ป่วยวัณโรคมีความซับซ้อนและมีความต้องการที่หลากหลาย Macro & Micro-Test จึงนำเสนอโซลูชัน NGS แบบครบวงจรสำหรับการสกัดสารจากเสมหะ การสร้างไลบรารี Qualcomm และการจัดลำดับดีเอ็นเอ รวมถึงการวิเคราะห์ข้อมูล ผลิตภัณฑ์ครอบคลุมการวินิจฉัยวัณโรคอย่างรวดเร็ว การตรวจหาเชื้อวัณโรคดื้อยา การจำแนกชนิดของเชื้อวัณโรคและเชื้อที่ไม่ใช่วัณโรค (NTM) การวินิจฉัยภาวะภูมิไวเกินในผู้ป่วยวัณโรคที่ผลตรวจเชื้อแบคทีเรียเป็นลบ และผู้ป่วยวัณโรค เป็นต้น
ชุดตรวจวินิจฉัยวัณโรคและไมโคแบคทีเรียแบบอนุกรม:
| หมายเลขสินค้า | ชื่อผลิตภัณฑ์ | เนื้อหาการทดสอบผลิตภัณฑ์ | ตัวอย่างประเภท | แบบจำลองที่ใช้ได้ |
| เอชดับบลิวทีเอส-3012 | สารปลดปล่อยตัวอย่าง | ใช้ในการบำบัดเสมหะให้เป็นของเหลว ได้รับหมายเลขทะเบียนชั้นหนึ่ง บริษัท สุตง แมชชีนเนอรี่ อีควิตี้ หมายเลข 20230047 | เสมหะ | |
| HWTS-NGS-P00021 | ชุดตรวจปริมาณเชื้อวัณโรคไวเกินของ Qualcomm (วิธีจับเชื้อด้วยโพรบ) | การตรวจหาภาวะภูมิไวเกินแบบไม่รุกราน (การตรวจชิ้นเนื้อเหลว) สำหรับวัณโรคปอดและก้อนในสมองที่ไม่พบเชื้อแบคทีเรีย: ตัวอย่างจากผู้ที่สงสัยว่าติดเชื้อวัณโรคหรือเชื้อไมโคแบคทีเรียที่ไม่ใช่วัณโรคได้รับการวิเคราะห์ด้วยเมตาจีโนมิกส์แบบลำดับความละเอียดสูง และให้ข้อมูลการตรวจหาว่าติดเชื้อวัณโรคหรือเชื้อไมโคแบคทีเรียที่ไม่ใช่วัณโรค และข้อมูลความต้านทานยาหลักกลุ่มแรกของเชื้อไมโคแบคทีเรียม ทูเบอรูคูโลซิส | เลือดจากหลอดเลือดส่วนปลาย, ของเหลวจากการล้างถุงลมปอด, น้ำในช่องอกและช่องท้อง, ตัวอย่างจากการเจาะบริเวณที่เป็นโรค, น้ำไขสันหลัง | รุ่นที่สอง |
| HWTS-NGS-T001 | ชุดตรวจจำแนกชนิดและตรวจหาความต้านทานยาของเชื้อไมโคแบคทีเรียม (วิธีลำดับดีเอ็นเอแบบมัลติเพล็กซ์) | การทดสอบจำแนกประเภทไมโคแบคทีเรียม รวมถึง MTBC และ 187 NTM；การตรวจหาการดื้อยาของเชื้อ Mycobacterium tuberculosis ครอบคลุมยา 13 ชนิด และตำแหน่งการกลายพันธุ์หลัก 16 ตำแหน่งของยีนที่ทำให้เกิดการดื้อยา | เสมหะ, ของเหลวจากการล้างถุงลมปอด, น้ำในช่องอกและช่องท้อง, ตัวอย่างจากการเจาะบริเวณที่เป็นโรค, น้ำไขสันหลัง | แพลตฟอร์มคู่รุ่นที่สอง/สาม |
จุดเด่น: ชุดตรวจ HWTS-NGS-T001 สำหรับการจำแนกชนิดเชื้อไมโคแบคทีเรียและการตรวจหาความต้านทานยา (วิธีขยายสัญญาณแบบมัลติเพล็กซ์)
แนะนำผลิตภัณฑ์
ผลิตภัณฑ์นี้มีพื้นฐานมาจากยาหลักในกลุ่มแรกและกลุ่มที่สองที่ระบุไว้ในแนวทางการรักษาวัณโรคขององค์การอนามัยโลก ได้แก่ มาโครไลด์และอะมิโนไกลโคไซด์ ซึ่งเป็นยาที่ใช้กันทั่วไปในแนวทางการรักษาวัณโรคที่ไม่ใช่เชื้อวัณโรค (NTM) และครอบคลุมตำแหน่งการดื้อยาในทุกกลุ่มของตำแหน่งที่เกี่ยวข้องกับการดื้อยาในแคตตาล็อกการกลายพันธุ์ของเชื้อวัณโรคขององค์การอนามัยโลก รวมถึงยีนและตำแหน่งการกลายพันธุ์ที่ดื้อยาอื่นๆ ที่ได้รับการรายงานตามการตรวจสอบและสถิติจากเอกสารที่มีคะแนนสูงทั้งในและต่างประเทศ
การระบุชนิดของเชื้อ NTM นั้นอิงตามสายพันธุ์ที่สรุปไว้ในแนวทางปฏิบัติเกี่ยวกับ NTM ที่ตีพิมพ์ในวารสารโรควัณโรคและโรคระบบทางเดินหายใจของจีน และฉันทามติของผู้เชี่ยวชาญ ไพรเมอร์สำหรับระบุชนิดที่ออกแบบมาสามารถเพิ่มปริมาณ ลำดับ และระบุชนิดของเชื้อ NTM ได้มากกว่า 190 ชนิด
ด้วยเทคโนโลยีการขยายสัญญาณ PCR แบบมัลติเพล็กซ์ที่กำหนดเป้าหมาย ยีนกำหนดลักษณะทางพันธุกรรมและยีนต้านทานยาของเชื้อ Mycobacterium ถูกขยายสัญญาณด้วย PCR แบบมัลติเพล็กซ์ และได้ชุดแอมพลิคอนของยีนเป้าหมายที่ต้องการตรวจจับ ผลิตภัณฑ์ที่ขยายสัญญาณแล้วสามารถนำไปสร้างเป็นไลบรารีสำหรับการลำดับดีเอ็นเอแบบความละเอียดสูงรุ่นที่สองหรือรุ่นที่สามได้ และแพลตฟอร์มการลำดับดีเอ็นเอรุ่นที่สองและรุ่นที่สามทั้งหมดสามารถนำไปใช้ในการลำดับดีเอ็นเอแบบความละเอียดสูงเพื่อให้ได้ข้อมูลลำดับของยีนเป้าหมาย โดยการเปรียบเทียบกับกลายพันธุ์ที่ทราบแล้วในฐานข้อมูลอ้างอิงภายใน (รวมถึงแคตตาล็อกการกลายพันธุ์ของเชื้อ Mycobacterium tuberculosis complex ขององค์การอนามัยโลกและความสัมพันธ์กับการดื้อยา) จึงสามารถระบุการกลายพันธุ์ที่เกี่ยวข้องกับการดื้อยาหรือความไวต่อยาต้านวัณโรคได้ เมื่อใช้ร่วมกับสารละลายสำหรับเตรียมตัวอย่างเสมหะแบบเปิดเองของ Macro & Micro-Test ปัญหาประสิทธิภาพการขยายกรดนิวคลีอิกต่ำของตัวอย่างเสมหะทางคลินิก (สูงกว่าวิธีการแบบดั้งเดิมถึงสิบเท่า) จึงได้รับการแก้ไข ทำให้สามารถนำการตรวจหาลำดับยีนต้านทานยาไปใช้กับตัวอย่างเสมหะทางคลินิกได้โดยตรง
ช่วงการตรวจจับผลิตภัณฑ์
34ยีนที่เกี่ยวข้องกับการดื้อยาของ18ยาต้านวัณโรคและ6ตรวจพบยาต้านเชื้อแบคทีเรีย NTM ซึ่งครอบคลุมถึง...297ตำแหน่งที่เกิดการดื้อยา; เชื้อวัณโรค 10 ชนิดและมากกว่านั้น190ตรวจพบเชื้อ NTM หลายชนิด
ตารางที่ 1: ข้อมูลของยา 18+6 ชนิด +190+NTM
ข้อได้เปรียบของผลิตภัณฑ์
ความสามารถในการปรับใช้ทางคลินิกสูง: สามารถตรวจหาตัวอย่างเสมหะได้โดยตรงด้วยสารทำให้เหลวตัวได้เองโดยไม่ต้องเพาะเชื้อ
ขั้นตอนการทดลองนั้นง่าย: การขยายสัญญาณรอบแรกทำได้ง่าย และการสร้างไลบรารีเสร็จสมบูรณ์ภายใน 3 ชั่วโมง ซึ่งช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในการทำงาน
การจำแนกประเภทและตรวจหาการดื้อยาอย่างครอบคลุม: ครอบคลุมตำแหน่งการจำแนกประเภทและการดื้อยาของเชื้อวัณโรค (MTB) และเชื้อวัณโรคที่ไม่ใช่วัณโรค (NTM) ซึ่งเป็นประเด็นสำคัญทางคลินิก การจำแนกประเภทและการตรวจจับการดื้อยาที่แม่นยำ รองรับซอฟต์แวร์วิเคราะห์อิสระ และสร้างรายงานการวิเคราะห์ได้ด้วยการคลิกเพียงครั้งเดียว
ความเข้ากันได้: ผลิตภัณฑ์มีความเข้ากันได้และสามารถปรับให้เข้ากับแพลตฟอร์ม ILM และ MGI/ONT หลักๆ ได้
ข้อมูลจำเพาะของผลิตภัณฑ์
| รหัสสินค้า | ชื่อผลิตภัณฑ์ | แพลตฟอร์มการตรวจจับ | ข้อกำหนด |
| HWTS-NGS-T001 | ชุดตรวจจำแนกชนิดเชื้อไมโคแบคทีเรียมและตรวจหาความต้านทานยา (วิธีขยายสัญญาณแบบมัลติเพล็กซ์) | ONT、อิลูมินา、MGI、ซาลัสโปร | 16/96rxn |
วันที่เผยแพร่: 23 มกราคม 2024