一種新的血液檢測(cè)方法可幫助數(shù)百萬(wàn)結(jié)核病感染者

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發(fā)表時(shí)間：2021-03-29 12:00

全世界有超過(guò)1000萬(wàn)人患有活動(dòng)性肺結(jié)核(ATB)，每年死于該病的人數(shù)超過(guò) 100萬(wàn)人。大多數(shù)患者生活在資源匱乏的國(guó)家，那里對(duì)ATB的診斷尤其具有挑戰(zhàn)性-更新的測(cè)試：需要昂貴的實(shí)驗(yàn)室設(shè)備，而這些設(shè)備通常不可用。此外，采集痰標(biāo)本并進(jìn)行培養(yǎng)的歷史標(biāo)準(zhǔn)很慢，而且通常靈敏度不足以正確識(shí)別ATB，這意味著許多需要治療的患者直到太遲才被識(shí)別。

為了幫助患ATB風(fēng)險(xiǎn)最高的患病患者獲得所需的護(hù)理，世界衛(wèi)生組織(WHO)呼吁開(kāi)發(fā)一種基于血液而不是基于痰的分類測(cè)試（Triage Test），并可以識(shí)別出發(fā)生ATB 的高風(fēng)險(xiǎn)患者，應(yīng)接受診斷測(cè)試。有幾種商業(yè)血液測(cè)試試圖填補(bǔ)這一空白，但世衛(wèi)組織根據(jù)這些測(cè)試過(guò)于不準(zhǔn)確的證據(jù)，強(qiáng)烈建議不要使用它們。

現(xiàn)在，來(lái)自Wyss生物激勵(lì)工程研究所、哈佛大學(xué)和麻省理工學(xué)院博德研究所、布里格姆和婦女醫(yī)院以及其他幾家合作機(jī)構(gòu)的研究人員團(tuán)隊(duì)以一種快速、超靈敏的方式響應(yīng)了這一要求。他們采用多重血液結(jié)核分類試驗(yàn)，分析血液樣本中四種蛋白質(zhì)和抗結(jié)核抗體組合水平的“特征”，以確定可能患有ATB并需要進(jìn)一步診斷和治療的患者。它可以配置成一個(gè)只需2美元的POCT測(cè)試，大約30分鐘就能得到結(jié)果，降低了低資源環(huán)境下的護(hù)理障礙，并可能挽救數(shù)百萬(wàn)人的生命。

“我們的測(cè)試表現(xiàn)了86%的敏感性和69%的特異性，非常接近世衛(wèi)組織對(duì)有效結(jié)核病分類測(cè)試90%敏感性和70%特異性的最低要求，”第一作者Rushdy Ahmad博士說(shuō)，他是Broad Institute的前研究科學(xué)家，現(xiàn)在是True North Bio的總裁。“它還有效地識(shí)別了來(lái)自三個(gè)不同大陸的患者樣本中的ATB特征，這意味著它可以檢測(cè)出許多病原體菌株，并且在HIV陽(yáng)性和HIV陰性樣本中都可以檢測(cè)到，這使得它廣泛適用于大多數(shù)ATB患者?！?/span>

強(qiáng)大的標(biāo)志物蛋白

該研究小組著手通過(guò)確定患者血液中始終表明很可能出現(xiàn)ATB的生物標(biāo)志物的特征集來(lái)創(chuàng)建他們的基于血液的測(cè)試，然后開(kāi)發(fā)可以檢測(cè)該特征的易于部署的測(cè)定法。他們首先使用傳統(tǒng)的微生物學(xué)評(píng)估方法，從坦桑尼亞和菲律賓的大約400個(gè)樣本中測(cè)量了47種不同的血液蛋白質(zhì)水平，這些樣本被診斷出患有ATB或非TB(OTB)以外的疾病。然后他們使用機(jī)器學(xué)習(xí)算法分析了蛋白質(zhì)水平數(shù)據(jù)，該算法對(duì)ATB患者中持續(xù)升高的四種蛋白質(zhì)進(jìn)行了分析:白介素 (IL)-6，IL-8，IL-18和血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子(VEGF) ?；诖?/span>ATB標(biāo)志物，該算法正確地預(yù)測(cè) 了86%的陽(yáng)性樣品中ATB的存在(敏感性)，以及65%的陰性樣品中ATB的缺失(特異性)。它還可以正確鑒定出100%的HIV陽(yáng)性樣本中的ATB。

為了提高他們的測(cè)試的檢測(cè)非常低濃度的四種蛋白質(zhì)的能力，他們開(kāi)發(fā)的Simoa上的超靈敏免疫?平臺(tái)，使蛋白質(zhì)水平的有效測(cè)量使用盡可能少的血從手指點(diǎn)下降。該測(cè)定將算法的靈敏度提高到87%，將特異性提高到66%。此外，該測(cè)試未預(yù)測(cè)出19例潛在結(jié)核病樣本中的ATB，這表明該方法可有效地將需要立即就醫(yī)的患者從不需要疾病干預(yù)的患者中分出來(lái)。

共同通訊的作者大衛(wèi)·沃爾特(David Walt)說(shuō):“我們分析的所有四種血液蛋白的水平都已在多種不同的疾病中鑒定出來(lái)，但只有結(jié)合預(yù)測(cè)算法后，它們才有能力將ATB與其他疾病區(qū)分開(kāi) 來(lái)。” 博士，威斯學(xué)院核心教員，哈佛醫(yī)學(xué)院漢斯約格·威斯生物啟發(fā)工程教授(HMS)，布萊根大學(xué)病理學(xué)系資深研究員以及霍華德休斯醫(yī)學(xué)研究所教授。

更快，更好，更便宜

對(duì)于研究的第二階段，研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)測(cè)試其從越南，南非和秘魯?shù)?/span>317個(gè)不同樣本中識(shí)別出 ATB的能力，驗(yàn)證了算法。他們還在這一組樣本中測(cè)試了第五種生物標(biāo)志物，以改善算法的性能：抗結(jié)核抗原Ag85B的抗體的存在。使用此附加參數(shù)，該測(cè)試能夠?qū)崿F(xiàn)86%的靈敏度和 69%的特異性。它還在HIV陽(yáng)性和陰性樣本以及潛在結(jié)核病樣本中保留了其性能。研究中使用的設(shè)置每次測(cè)試的成本約為10美元，但可以使用較便宜的材料配置為2美元的可消耗版本。

“這種方法不僅是現(xiàn)有最快，最準(zhǔn)確的ATB分診測(cè)試之一，而且與其他現(xiàn)有方法相比，它更適合在資源貧乏的社區(qū)中進(jìn)行部署，它適用于不同結(jié)核病菌株的患者，其結(jié)果是通訊作者，邁克爾·吉列特(Michael Gillette)博士，博德研究所蛋白質(zhì)組學(xué)和生物標(biāo)志物發(fā)現(xiàn)計(jì)劃的高級(jí)研究組負(fù)責(zé)人兼醫(yī)學(xué)副教授，醫(yī)學(xué)博士HMS和麻薩諸塞州綜合醫(yī)院的肺/重癥監(jiān)護(hù)醫(yī)師。這些特點(diǎn)使它有可能成為病人的救命方法，因?yàn)樗芰⒓醋R(shí)別出需要進(jìn)行結(jié)核病診斷測(cè)試的患者，這將減少因未確診的抗結(jié)核抗體和過(guò)度使用抗生素造成的死亡，并降低對(duì)非抗結(jié)核抗體患者昂貴的診斷費(fèi)用。

該團(tuán)隊(duì)通過(guò)添加更多的診斷性生物標(biāo)記物(包括直接測(cè)量TB抗原)并進(jìn)一步復(fù)用該檢測(cè)方法，從而可以同時(shí)檢測(cè)多達(dá)十種分析物，從而不斷完善和改進(jìn)其分類試驗(yàn)。

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