Nová zbraň pro diagnostiku tuberkulózy a detekci lékové rezistence: Cílené sekvenování nové generace (tNGS) v kombinaci se strojovým učením pro diagnostiku přecitlivělosti na tuberkulózu
Literární zpráva: CCa: diagnostický model založený na tNGS a strojovém učení, který je vhodný pro osoby s méně bakteriální tuberkulózou a tuberkulózní meningitidou.
Název práce: Sekvenování nové generace a strojové učení zaměřené na tuberkulózu: ultracitlivá diagnostická strategie pro pomalé plicní tubulární onemocnění a tubulární meningitidu.
Periodikum: 《Clinica Chimica Acta》
POKUD: 6,5
Datum vydání: leden 2024
Ve spolupráci s Univerzitou Čínské akademie věd a Pekingskou nemocnicí pro hrudník Hlavní lékařské univerzity vytvořila společnost Macro & Micro-Test model diagnostiky tuberkulózy založený na nové generaci technologie cíleného sekvenování (tNGS) a metody strojového učení. Tento model poskytuje ultravysokou citlivost detekce tuberkulózy s malým počtem bakterií a tuberkulózní meningitidy, poskytuje novou metodu diagnostiky přecitlivělosti pro klinickou diagnózu dvou typů tuberkulózy a pomáhá s přesnou diagnózou, detekcí lékové rezistence a léčbou tuberkulózy. Zároveň se zjistilo, že cfDNA plazmy pacienta může být použita jako vhodný typ vzorku pro klinický odběr vzorků při diagnostice TBM.
V této studii bylo použito 227 vzorků plazmy a mozkomíšního moku k vytvoření dvou klinických kohort, ve kterých byly vzorky laboratorní diagnostické kohorty použity k vytvoření modelu strojového učení pro diagnostiku tuberkulózy a vzorky klinické diagnostické kohorty byly použity k ověření zavedeného diagnostického modelu. Všechny vzorky byly nejprve zacíleny speciálně navrženým cíleným souborem záchytných sond pro Mycobacterium tuberculosis. Poté byl na základě dat sekvenování TB-tNGS použit model rozhodovacího stromu k provedení 5násobné křížové validace trénovacích a validačních sad laboratorní diagnostické fronty a byly získány diagnostické prahové hodnoty vzorků plazmy a vzorků mozkomíšního moku. Získaná prahová hodnota je převedena do dvou testovacích sad klinické diagnostické fronty pro detekci a diagnostický výkon učícího se modelu je vyhodnocen pomocí ROC křivky. Nakonec byl získán diagnostický model tuberkulózy.
Obr. 1 schematický diagram návrhu výzkumu
Výsledky: Podle specifických prahových hodnot vzorku DNA z mozkomíšního moku (AUC = 0,974) a vzorku cfDNA z plazmy (AUC = 0,908) stanovených v této studii byla u 227 vzorků senzitivita vzorku mozkomíšního moku 97,01 %, specificita 95,65 % a senzitivita a specificita vzorku plazmy 82,61 % a 86,36 %. Při analýze 44 párových vzorků cfDNA z plazmy a DNA z mozkomíšního moku od pacientů s TBM má diagnostická strategie této studie vysokou konzistenci 90,91 % (40/44) v cfDNA z plazmy a DNA z mozkomíšního moku a senzitivita je 95,45 % (42/44). U dětí s plicní tuberkulózou je diagnostická strategie této studie citlivější na vzorky plazmy než výsledky detekce Xpert vzorků žaludeční šťávy od stejných pacientů (28,57 % VS 15,38 %).
Obr. 2 Analytický výkon modelu diagnostiky tuberkulózy pro populační vzorky
Obr. 3 Diagnostické výsledky párových vzorků
Závěr: V této studii byla zavedena hypersenzitivní diagnostická metoda pro tuberkulózu, která může poskytnout diagnostický nástroj s nejvyšší citlivostí detekce u klinických pacientů s oligobacilární tuberkulózou (negativní kultivace). Detekce hypersenzitivní tuberkulózy na základě plazmatické cfDNA může být vhodným typem vzorku pro diagnostiku aktivní tuberkulózy a tuberkulózní meningitidy (vzorky plazmy se snáze odebírají než mozkomíšní mok u pacientů s podezřením na tuberkulózu mozku).
Původní odkaz: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/s0009898123004990? přes %3Dihub
Stručné představení produktů pro detekci tuberkulózy řady Macro & Micro-Test
Vzhledem ke složité situaci se vzorky pacientů s tuberkulózou a různým potřebám poskytuje společnost Macro & Micro-Test kompletní sadu NGS řešení pro extrakci zkapalnění ze vzorků sputa, konstrukci a sekvenování knihovny Qualcomm a analýzu dat. Produkty zahrnují rychlou diagnostiku pacientů s tuberkulózou, detekci lékové rezistence tuberkulózy, typizaci Mycobacterium tuberculosis a NTM, diagnostiku přecitlivělosti u bakteriálně negativní tuberkulózy a u osob s tuberkulózou atd.
Sériové detekční soupravy pro tuberkulózu a mykobakterie:
| Číslo položky | název produktu | obsah testování produktů | typ vzorku | použitelný model |
| HWTS-3012 | Prostředek pro uvolňování vzorků | Používá se při zkapalňování vzorků sputa a získal prvotřídní evidenční číslo Sutong Machinery Equipment 20230047. | sputum | |
| HWTS-NGS-P00021 | Souprava pro detekci množství Qualcomm pro hypersenzitivní tuberkulózu (metoda zachycení sondy) | Neinvazivní (tekutá biopsie) detekce přecitlivělosti na bakterie negativní plicní tuberkulózu a mozkové uzlíky; Vzorky osob s podezřením na infekci tuberkulózou nebo netuberkulózními mykobakteriemi byly analyzovány pomocí metagenomiky s vysokou hloubkou sekvenování a byly poskytnuty informace o detekci, zda byla infikována tuberkulózní nebo netuberkulózní mykobakterie, a hlavní informace o rezistenci Mycobacterium tuberculosis na léky první volby. | Periferní krev, tekutina z alveolární laváže, hydrothorax a ascites, punkční vzorek z fokusu, mozkomíšní mok. | Druhá generace |
| HWTS-NGS-T001 | Souprava pro typizaci mykobakterií a detekci rezistence na léky (metoda multiplexní amplifikace a sekvenování) | Test typizace mykobakterií, včetně MTBC a 187 NTM；Detekce lékové rezistence Mycobacterium tuberculosis zahrnuje 13 léků a 16 klíčových mutačních míst genů lékové rezistence. | Sputum, tekutina z alveolární laváže, hydrothorax a ascites, punkční vzorek z fokusu, mozkomíšní mok. | Duální platforma druhé/třetí generace |
Hlavní vlastnosti: Souprava HWTS-NGS-T001 pro typizaci mykobakterií a detekci rezistence na léky (metoda multiplexní amplifikace)
Představení produktu
Produkt je založen na hlavních lécích první a druhé volby popsaných v pokynech WHO pro léčbu tuberkulózy, makrolidech a aminoglykosidech běžně používaných v pokynech pro léčbu netuberkulózních myelomů (NTM), a místa lékové rezistence pokrývají všechna místa související s lékovou rezistencí v katalogu mutací komplexu Mycobacterium tuberculosis WHO, stejně jako další hlášené geny lékové rezistence a místa mutací podle výzkumu a statistik vysoce hodnocené literatury v tuzemsku i zahraničí.
Identifikace typů je založena na kmenech NTM shrnutých v pokynech pro NTM publikovaných Čínským časopisem tuberkulózy a respiračních onemocnění a na konsenzu odborníků. Navržené typizační primery dokáží amplifikovat, sekvenovat a anotovat více než 190 druhů NTM.
Pomocí technologie cílené multiplexní PCR amplifikace byly genotypizační geny a geny rezistence na léky u Mycobacterium amplifikovány multiplexní PCR a byla získána kombinace amplikonů cílových genů, které měly být detekovány. Amplifikované produkty lze zabudovat do vysoce výkonných sekvenčních knihoven druhé nebo třetí generace a všechny sekvenční platformy druhé a třetí generace lze podrobit hloubkovému sekvenování za účelem získání sekvenčních informací cílových genů. Porovnáním se známými mutacemi obsaženými v integrované referenční databázi (včetně katalogu mutací komplexu Mycobacterium tuberculosis WHO a jeho vztahu k rezistenci na léky) byly stanoveny mutace související s rezistencí na léky nebo citlivostí na antituberkulózní léky. V kombinaci s řešením pro samootevírání vzorků sputa Macro & Micro-Test byl vyřešen problém nízké účinnosti amplifikace nukleových kyselin u klinických vzorků sputa (desetkrát vyšší než u tradičních metod), takže detekci rezistence na léky lze přímo aplikovat na klinické vzorky sputa pomocí sekvenování.
Rozsah detekce produktu
34geny související s rezistencí na léky18léky proti tuberkulóze a6Byly zjištěny netraumatické drogy, které pokrývaly297místa s rezistencí na léky; Deset druhů Mycobacterium tuberculosis a více než190Byly zjištěny různé druhy netuberkulózních mykobakteriálních látek.
Tabulka 1: Informace o 18+6 léčivech +190+NTM
Výhoda produktu
Silná klinická přizpůsobivost: vzorky sputa lze přímo detekovat pomocí samozkapalňovacího činidla bez kultivace.
Experimentální operace je jednoduchá: první kolo amplifikace je jednoduché a konstrukce knihovny je dokončena za 3 hodiny, což zlepšuje efektivitu práce.
Komplexní typizace a léková rezistence: pokrytí typizace a míst lékové rezistence u MTB a NTM, což jsou klíčové body klinického zájmu, přesná typizace a detekce lékové rezistence, podpora nezávislého analytického softwaru a generování analytických zpráv jedním kliknutím.
Kompatibilita: kompatibilita produktů, přizpůsobení se mainstreamovým platformám ILM a MGI/ONT.
Specifikace produktu
| Kód produktu | název produktu | Detekční platforma | specifikace |
| HWTS-NGS-T001 | Souprava pro typizaci mykobakterií a detekci rezistence na léky (metoda multiplexní amplifikace) | ONT, Illumina, MGI, Salus pro | 16/96rxn |
Čas zveřejnění: 23. ledna 2024