Een nieuw wapen voor de diagnose van tuberculose en de detectie van medicijnresistentie: een nieuwe generatie gerichte sequentiebepaling (tNGS) gecombineerd met machinaal leren voor de diagnose van tuberculose-overgevoeligheid.
Literatuurrapport: CCa: een diagnostisch model gebaseerd op tNGS en machine learning, geschikt voor mensen met minder ernstige vormen van bacteriële tuberculose en tuberculeuze meningitis.
Proefschrifttitel: Next-generation sequencing en machinaal leren gericht op tuberculose: een ultragevoelige diagnostische strategie voor tubulaire paucific longkanker en tubulaire meningitis.
Periodiek: 《Clinica Chimica Acta》
IF: 6,5
Publicatiedatum: januari 2024
In samenwerking met de Chinese Academie van Wetenschappen en het Beijing Chest Hospital van de Capital Medical University heeft Macro & Micro-Test een diagnosemodel voor tuberculose ontwikkeld op basis van de nieuwe generatie gerichte sequentiebepaling (tNGS)-technologie en machine learning. Dit model biedt een extreem hoge detectiegevoeligheid voor tuberculose met weinig bacteriën en tuberculeuze meningitis, een nieuwe methode voor het diagnosticeren van overgevoeligheid bij de klinische diagnose van beide vormen van tuberculose, en draagt bij aan een nauwkeurige diagnose, detectie van resistentie tegen geneesmiddelen en behandeling van tuberculose. Tegelijkertijd is gebleken dat het plasma-cfDNA van de patiënt een geschikt monstertype is voor klinische bemonstering bij de diagnose van tuberculeuze meningitis.
In deze studie werden 227 plasma- en hersenvochtmonsters gebruikt om twee klinische cohorten samen te stellen. De monsters uit het laboratoriumdiagnostische cohort werden gebruikt om een machine learning-model voor de diagnose van tuberculose te ontwikkelen, terwijl de monsters uit het klinisch diagnostisch cohort werden gebruikt om het ontwikkelde diagnostische model te valideren. Alle monsters werden eerst geanalyseerd met een speciaal ontworpen pool van gerichte capture-probes voor Mycobacterium tuberculosis. Vervolgens werd, op basis van TB-tNGS-sequentiedata, een beslissingsboommodel gebruikt om 5-voudige kruisvalidatie uit te voeren op de trainings- en validatiesets van de laboratoriumdiagnostische wachtrij. Hierdoor werden de diagnostische drempelwaarden voor plasma- en hersenvochtmonsters verkregen. De verkregen drempelwaarden werden vervolgens gebruikt in twee testsets van de klinisch diagnostische wachtrij voor detectie, en de diagnostische prestaties van het model werden geëvalueerd met behulp van een ROC-curve. Ten slotte werd het diagnostische model voor tuberculose verkregen.
Figuur 1: schematisch diagram van het onderzoeksontwerp.
Resultaten: Volgens de specifieke drempelwaarden voor CSF-DNA-monsters (AUC = 0,974) en plasma-cfDNA-monsters (AUC = 0,908) die in deze studie zijn vastgesteld, bedroeg de sensitiviteit van het CSF-monster 97,01% en de specificiteit 95,65% bij 227 monsters. De sensitiviteit en specificiteit van het plasma-monster waren respectievelijk 82,61% en 86,36%. Bij de analyse van 44 gepaarde monsters van plasma-cfDNA en cerebrospinaal vocht-DNA van TBM-patiënten vertoonde de diagnostische strategie van deze studie een hoge consistentie van 90,91% (40/44) voor plasma-cfDNA en cerebrospinaal vocht-DNA, met een sensitiviteit van 95,45% (42/44). Bij kinderen met longtuberculose is de diagnostische strategie van deze studie gevoeliger voor plasmamonsters dan de Xpert-detectieresultaten van maagsapmonsters van dezelfde patiënten (28,57% versus 15,38%).
Figuur 2. Analyse van de prestaties van het tuberculosediagnosemodel voor populatiemonsters.
Figuur 3. Diagnostische resultaten van gepaarde monsters.
Conclusie: In deze studie is een zeer gevoelige diagnostische methode voor tuberculose ontwikkeld, die een diagnostisch hulpmiddel kan bieden met de hoogste detectiegevoeligheid voor klinische patiënten met oligobacillaire tuberculose (negatieve kweek). Detectie van zeer gevoelige tuberculose op basis van cfDNA in plasma kan een geschikt monstertype zijn voor de diagnose van actieve tuberculose en tuberculeuze meningitis (plasmonsters zijn gemakkelijker te verzamelen dan hersenvocht bij patiënten met een vermoeden van hersentuberculose).
Originele link: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/s0009898123004990? via%3Dihub
Korte introductie van de Macro- en Micro-Test tuberculosedetectieproducten
Gezien de complexe situatie met betrekking tot monsters van tuberculosepatiënten en de uiteenlopende behoeften, biedt Macro & Micro-Test een complete set NGS-oplossingen voor vloeibare extractie uit sputummonsters, Qualcomm-bibliotheekconstructie en -sequencing, en data-analyse. De producten omvatten snelle diagnose van tuberculosepatiënten, detectie van resistentie tegen tuberculosemedicijnen, typering van Mycobacterium tuberculosis en NTM, diagnose van overgevoeligheid bij tuberculosepatiënten zonder bacteriële detectie en tuberculosepatiënten, enzovoort.
Serieel geteste detectiekits voor tuberculose en mycobacteriën:
| Artikelnummer | productnaam | inhoud van producttesten | monstertype | toepasselijk model |
| HWTS-3012 | Monster vrijgavemiddel | Gebruikt bij de vloeibaarmakingsbehandeling van sputummonsters, heeft een eersteklas registratienummer verkregen: Sutong Machinery Equipment 20230047. | sputum | |
| HWTS-NGS-P00021 | Qualcomm kwantitatief detectiekit voor hypersensitieve tuberculose (sondevangstmethode) | Niet-invasieve (vloeibare biopsie) overgevoeligheidsdetectie voor bacteriële negatieve longtuberculose en hersenknobbeltjes; de monsters van personen die verdacht werden van een tuberculose- of niet-tuberculeuze mycobacterie-infectie werden geanalyseerd met behulp van high-depth sequencing metagenomics. De detectiegegevens toonden aan of er sprake was van een tuberculose- of niet-tuberculeuze mycobacterie-infectie en gaven informatie over de belangrijkste resistentie tegen eerstelijnsgeneesmiddelen van Mycobacterium tuberculosis. | Perifeer bloed, alveolaire spoelvloeistof, hydrothorax en ascites, focuspunctiemonster, hersenvocht. | Tweede generatie |
| HWTS-NGS-T001 | Mycobacterium-typerings- en resistentiebepalingskit (multiplex-amplificatiesequentiemethode) | Mycobacterium-typeringstest, inclusief MTBC en 187 NTM;De detectie van geneesmiddelresistentie bij Mycobacterium tuberculosis omvat 13 geneesmiddelen en 16 kernmutatieplaatsen van geneesmiddelresistentiegenen. | Sputum, alveolaire spoelvloeistof, hydrothorax en ascites, focuspunctiemonster, hersenvocht. | Tweede/derde generatie dubbel platform |
Belangrijkste kenmerken: HWTS-NGS-T001 Mycobacterium-typerings- en geneesmiddelresistentiedetectiekit (multiplex-amplificatiemethode)
Productintroductie
Het product is gebaseerd op de belangrijkste eerstelijns- en tweedelijnsgeneesmiddelen die worden beschreven in de WHO-richtlijnen voor de behandeling van tuberculose, macroliden en aminoglycosiden die veelvuldig worden gebruikt in de richtlijnen voor de behandeling van niet-tuberculeuze mycobacteriën (NTM). De resistentiemechanismen omvatten alle resistentiemechanismen die voorkomen in de WHO-mutatiecatalogus van het Mycobacterium tuberculosis-complex, evenals andere gerapporteerde resistentiegenen en mutatiemechanismen op basis van onderzoek en statistieken van toonaangevende literatuur in binnen- en buitenland.
De typering is gebaseerd op de NTM-stammen die zijn samengevat in de NTM-richtlijnen gepubliceerd door het Chinese Journal of Tuberculosis and Respiratory Diseases en op de consensus van experts. De ontworpen typeringprimers kunnen meer dan 190 NTM-soorten amplificeren, sequencen en annoteren.
Door middel van gerichte multiplex PCR-amplificatietechnologie werden de genotyperingsgenen en geneesmiddelresistentiegenen van Mycobacterium geamplificeerd met multiplex PCR, en werd de ampliconcombinatie van de te detecteren doelgenen verkregen. De geamplificeerde producten kunnen worden gebruikt in high-throughput sequencing-bibliotheken van de tweede of derde generatie, en alle sequencingplatforms van de tweede en derde generatie kunnen worden onderworpen aan high-depth sequencing om de sequentie-informatie van de doelgenen te verkrijgen. Door vergelijking met de bekende mutaties in de ingebouwde referentiedatabase (waaronder de WHO Mycobacterium tuberculosis complex mutatiecatalogus en de relatie daarvan met geneesmiddelresistentie), werden de mutaties die verband houden met geneesmiddelresistentie of -gevoeligheid voor antituberculosemiddelen vastgesteld. In combinatie met de zelfopenende sputummonsterbehandelingsoplossing van Macro & Micro-Test is het probleem van de lage nucleïnezuuramplificatie-efficiëntie van klinische sputummonsters (tien keer hoger dan die van traditionele methoden) opgelost, waardoor detectie van geneesmiddelresistentie door middel van sequentiebepaling direct kan worden toegepast op klinische sputummonsters.
Productdetectiebereik
34genen die verband houden met geneesmiddelresistentie18antituberculosemedicijnen en6NTM-medicijnen werden gedetecteerd, waaronder297Plaatsen voor geneesmiddelresistentie; Tien soorten Mycobacterium tuberculosis en meer dan190Er werden verschillende soorten NTM gedetecteerd.
Tabel 1: Informatie over 18+6 geneesmiddelen +190+NTM
Productvoordeel
Sterke klinische toepasbaarheid: de sputummonsters kunnen direct worden geanalyseerd met een zelfvloeibaar makend middel, zonder dat kweek nodig is.
De experimentele procedure is eenvoudig: de eerste versterkingsronde is simpel en de bibliotheekconstructie is binnen 3 uur voltooid, wat de efficiëntie verhoogt.
Uitgebreide typering en resistentiebepaling: omvat de typering en resistentiebepaling van MTB en NTM, de belangrijkste klinische aandachtspunten, nauwkeurige typering en resistentiebepaling, ondersteunende onafhankelijke analysesoftware en het genereren van analyserapporten met één klik.
Compatibiliteit: productcompatibiliteit, aanpassing aan gangbare ILM- en MGI/ONT-platformen.
Productspecificatie
| Productcode | productnaam | Detectieplatform | specificaties |
| HWTS-NGS-T001 | Mycobacterium-typerings- en geneesmiddelresistentiedetectiekit (multiplex-amplificatiemethode) | ONT, Illumina, MGI, Salus pro | 16/96rxn |
Geplaatst op: 23 januari 2024