结核病实验室诊断技术新进展 .ppt
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1、 结核病实验室诊断技术新进展结核病实验室诊断技术新进展 山东省结核病防治中心山东省结核病防治中心 王海英王海英 2011.11.5 2011.11.5主要内容主要内容l结核病实验室常用的诊断技术和方法结核病实验室常用的诊断技术和方法l结核病实验室新的诊断技术和方法结核病实验室新的诊断技术和方法l未来实验室结核病的诊断模式未来实验室结核病的诊断模式 2 1 1、细菌学方法细菌学方法 2 2、免疫学方法、免疫学方法 3 3、分子生物学方法、分子生物学方法3 3一、目前实验室常用检测方法一、目前实验室常用检测方法1 1、细菌学方法(抗酸染色双目显微镜、固体或液体培养)、细菌学方法(抗酸染色双目显微镜
2、、固体或液体培养)4 4一、目前实验室常用检测方法一、目前实验室常用检测方法培养on plates or in broth identification by biochemical or serological tests on pure growth from single colony显微镜检查脱色复染染色unstained or stained with e.g.Gram stain 2 2、免疫学方法、免疫学方法 抗体检测是结核病辅助诊断手段,抗体检测是结核病辅助诊断手段,对菌阴肺结核有对菌阴肺结核有一定的参考价值。一定的参考价值。1 1、酶联免疫吸附试验、酶联免疫吸附试验 2 2、
3、免疫胶体金标技术免疫胶体金标技术 5 5一、目前实验室常用检测方法一、目前实验室常用检测方法67潜伏结核感染者的筛查潜伏结核感染者的筛查潜伏结核感染者的筛查潜伏结核感染者的筛查结核菌素结核菌素结核菌素结核菌素PPDPPDPPDPPD试验试验试验试验3 3、分子生物学方法、分子生物学方法 实时荧光定量实时荧光定量PCR技术:技术:也称分子信标技术,是今年发展起来的核酸定量也称分子信标技术,是今年发展起来的核酸定量技术。是技术。是PCR与核酸探针技术的结合,将与核酸探针技术的结合,将PCR较高的灵敏度和核酸探针的较高的灵敏度和核酸探针的高特异性相结合。高特异性相结合。PCRPCR扩增时在加入一对引
4、物的同时加入一个特异性的荧光探针,该探针为扩增时在加入一对引物的同时加入一个特异性的荧光探针,该探针为扩增时在加入一对引物的同时加入一个特异性的荧光探针,该探针为扩增时在加入一对引物的同时加入一个特异性的荧光探针,该探针为一寡核苷酸,两端分别标记一个一寡核苷酸,两端分别标记一个一寡核苷酸,两端分别标记一个一寡核苷酸,两端分别标记一个报告荧光基团报告荧光基团报告荧光基团报告荧光基团和一个和一个和一个和一个淬灭荧光基团淬灭荧光基团淬灭荧光基团淬灭荧光基团。探针。探针。探针。探针完整时,报告基团发射的荧光信号被淬灭基团吸收;完整时,报告基团发射的荧光信号被淬灭基团吸收;完整时,报告基团发射的荧光信号
5、被淬灭基团吸收;完整时,报告基团发射的荧光信号被淬灭基团吸收;PCRPCR扩增时,扩增时,扩增时,扩增时,TaqTaq酶的酶的酶的酶的5533外切酶活性外切酶活性外切酶活性外切酶活性将探针酶切降解,使报告荧光基团和淬灭荧光基团分离,将探针酶切降解,使报告荧光基团和淬灭荧光基团分离,将探针酶切降解,使报告荧光基团和淬灭荧光基团分离,将探针酶切降解,使报告荧光基团和淬灭荧光基团分离,从而荧光监测系统可接收到荧光信号,即每扩增一条从而荧光监测系统可接收到荧光信号,即每扩增一条从而荧光监测系统可接收到荧光信号,即每扩增一条从而荧光监测系统可接收到荧光信号,即每扩增一条DNADNA链,就有一个荧链,就有
6、一个荧链,就有一个荧链,就有一个荧光分子形成,实现了荧光信号的累积与光分子形成,实现了荧光信号的累积与光分子形成,实现了荧光信号的累积与光分子形成,实现了荧光信号的累积与PCRPCR产物形成完全同步。产物形成完全同步。产物形成完全同步。产物形成完全同步。8 8一、目前实验室常用检测方法一、目前实验室常用检测方法9 9 二、二、新诊断技术和方法新诊断技术和方法 分类分类 新方法新方法 用途用途 细菌学检查细菌学检查 LED(LED(发光二极管显微镜发光二极管显微镜)涂片检查涂片检查 免疫学方法免疫学方法 -干扰素释放实验干扰素释放实验 潜伏感染者潜伏感染者分子生物学分子生物学 LAMP(LAMP
7、(等温扩增等温扩增)涂阴涂阴 涂阳涂阳 LPA(LPA(线性探针线性探针)MDR-TB,MDR-TB,鉴定鉴定 Genechip(Genechip(基因芯片基因芯片)MDR-TB,)MDR-TB,鉴定鉴定 GeneXpert(GeneXpert(多色巢式定量多色巢式定量PCR)PCR)耐耐RFP,RFP,涂阴涂阴 分子分型技术分子分型技术 指纹图谱分析指纹图谱分析 其他其他 DNA DNA 测序法测序法 突变检测突变检测 HPLC HPLC 胞壁成分检测胞壁成分检测 10 10二、二、新诊断技术和方法新诊断技术和方法1 1、细菌学检查、细菌学检查 发光二极管发光二极管(LEDLED)荧光显微镜
8、荧光显微镜光源寿命光源寿命长长(30,000h30,000h)不不需要预热需要预热不需要不需要暗室暗室可用现有的显微镜可用现有的显微镜可使用可使用电池电源电池电源与与通常通常荧光显微镜的荧光显微镜的判定一判定一致率致率98.0%98.0%两种方法观察结果两种方法观察结果Z-N染色镜检结果染色镜检结果LED镜检结果镜检结果二、二、新诊断技术和方法新诊断技术和方法中盖项目中盖项目LED评估结果评估结果初诊患者初诊患者初诊患者初诊患者LED涂阳患者检出率为14.96%(552/3691),萋尼氏染色明场显微镜涂阳患者检出率12.46%(460/3691),前者较后者提高2.5个百分点(P=0.000
9、)随访患者随访患者随访患者随访患者LED和明场显微镜的检出率分别为7.09%(178/2509)和2.83%(71/2509),提高4.26个百分点(P=0.000)中盖项目中盖项目LED评估结果评估结果读片时间读片时间读片时间读片时间LED 读片时间120.0338.88秒,明场显微镜206.3175.86秒(p=0.00)使用接受度调查使用接受度调查使用接受度调查使用接受度调查对于进一步推广建议,大多数(8/9)认为应进一步推广,但其中有2人认为应在日工作量大的实验室优先使用14 14二、二、新诊断技术和方法新诊断技术和方法 单核核细胞分离胞分离TBTB抗原刺激,抗原刺激,IFN-IFN-
10、释放释放与标记的二抗结合与标记的二抗结合 酶作用标记物显色酶作用标记物显色每一斑点代表释放每一斑点代表释放IFN-IFN-的的一个一个细胞细胞Y Y Y YY Y Y YY Y Y YYYYYY Y Y YYYYYIFN-抗原抗原一抗捕获一抗捕获IFN-IFN-2 2、免疫学方法:、免疫学方法:-干扰素释放实验干扰素释放实验BCG进化过程进化过程16 16二、二、新诊断技术和方法新诊断技术和方法分子生物学分子生物学 LAMP(LAMP(等温扩增等温扩增)LPA(LPA(线性探针线性探针)Genechip(Genechip(基因芯片基因芯片)GeneXpert(GeneXpert(多色巢式定量多
11、色巢式定量PCR)PCR)分子分型技术分子分型技术17 17二、二、新诊断技术和方法新诊断技术和方法(1 1)环介导等温扩增技术环介导等温扩增技术(Loop mediated isothermal amplification,LAMP):Eiken,Japan 可同时检测可同时检测患者是否感染结核患者是否感染结核 所用仪器设备极其简单所用仪器设备极其简单 63 63 扩增(避免非特异性扩增扩增(避免非特异性扩增 多对引物(提高特异性和速度):靶基因多对引物(提高特异性和速度):靶基因6 6个不同区域,设计个不同区域,设计4 4种引物种引物 对对涂阴培阳病人具有非常高的敏感性和特异性涂阴培阳病人
12、具有非常高的敏感性和特异性 密闭密闭系统系统(没有污染的风险)没有污染的风险)快速,快速,两小时两小时内即可得到检测结果,内即可得到检测结果,肉眼观察肉眼观察 18 18二、二、新诊断技术和方法新诊断技术和方法(1 1)环介导等温扩增技术环介导等温扩增技术(Loop mediated isothermal amplification,LAMP)临床标本临床标本(咯痰咯痰等)等)DNADNA提取提取基因扩增基因扩增基因检出基因检出标本处理标本处理Extraction solution 1 and 210min,1001min,2000gSupernatant,capture DNAReconst
13、itute reaction mix40min,67LAMP amplificationPCR LAMP需要使用需要使用PCRPCR扩增仪扩增仪设计特异性的两条引物设计特异性的两条引物扩增效率扩增效率:1:10 07 7不需要使用不需要使用PCRPCR扩增仪扩增仪多对引物保证扩增的特异性多对引物保证扩增的特异性扩增效率扩增效率:10101010二、二、新诊断技术和方法新诊断技术和方法(1 1)环介导等温扩增技术)环介导等温扩增技术(Loop mediated isothermal amplification,LAMP)1920 20二、二、新诊断技术和方法新诊断技术和方法3 3、分子生物学、分
14、子生物学(2)线性探针检测技术线性探针检测技术(LPA)可进行结核杆菌复合群的鉴定可用于MDR-TB高危人群的筛查对利福平的抗药性(通过检测rpoB基因的最常见突变)对异烟肼的抗药性(通过检测katG基因和inhA基因的最常见突变)检测的样本可以是纯培养物或是涂片阳性的痰标本内部控制保证了结果的正确可以获得商品化的试剂盒约五小时内即可得到检测结果需要配备生物安全柜的生物安全二级实验室需要至少三间房子Who policy statement,June 200821 21二、二、新诊断技术和方法新诊断技术和方法3 3、分子生物学、分子生物学(2)线性探针检测技术线性探针检测技术(LPA)耐药分子诊
15、断的基本原理耐药分子诊断的基本原理利福平利福平/异烟肼耐药性的产生与结核分枝杆菌特定基因某些位点异烟肼耐药性的产生与结核分枝杆菌特定基因某些位点的突变相关。的突变相关。抗结核药抗结核药基因基因基因功能基因功能耐药百分比耐药百分比利福平利福平rpoB编码编码DNA依赖依赖RNA聚合酶,聚合酶,参与参与mRNA转录过程转录过程 90%90%异烟肼异烟肼katG编码过氧化氢编码过氧化氢-过氧化物酶,过氧化物酶,参与参与INH体内的转化体内的转化40-100%40-100%高水平耐药高水平耐药inhA编码烟酰胺腺嘌呤二核苷酸编码烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NADH)依赖的依赖的enoyl-ACP还原酶,参与
16、脂酸的合成还原酶,参与脂酸的合成appr25%appr25%低水平耐药低水平耐药 22 22 DNADNA提取提取标本标本 固体或液体培养基培养的菌种固体或液体培养基培养的菌种 抗酸染色涂片阳性标本抗酸染色涂片阳性标本方法方法 超声波裂解超声波裂解 GenoLyse试剂盒试剂盒0.51 h23 23 PCRPCR扩增扩增不同标本不同标本,扩增参数不同扩增参数不同 培养菌种:扩增培养菌种:扩增2020个循环个循环 涂阳标本:扩增涂阳标本:扩增3030个循环个循环引物:生物素标记引物:生物素标记多重多重PCRPCR扩增扩增2.5 3h24 24 杂杂 交交采用反向杂交法采用反向杂交法:PCRPCR
17、扩增产物扩增产物变性(变性(DNADNA成单链)成单链)与线性与线性探针杂交探针杂交洗涤洗涤显色显色判断结果判断结果1 2h25 25 结果判读结果判读0.5h中盖项目线性探针检测利福平评价中盖项目线性探针检测利福平评价利福平利福平线性线性探针探针传统药敏传统药敏合计合计一致率一致率灵敏度灵敏度特异性特异性PPVNPV耐药耐药敏感敏感合计合计耐药耐药1354117693.6%75.0%96.5%76.7%96.2%敏感敏感451127172合计合计18011681348WHO POLICY STATEMENT 27 JUNE 2008通过系统评估和通过系统评估和META分析(和分析(和DST比
18、较):结核分枝杆菌或涂阳的痰标本比较):结核分枝杆菌或涂阳的痰标本RIP:敏感性:敏感性97%,特异性特异性99%中盖项目线性探针检测异烟肼评价中盖项目线性探针检测异烟肼评价异烟肼异烟肼线性线性探针探针传统药敏传统药敏总计总计一致率一致率灵敏度灵敏度特异性特异性PPVNPV耐药耐药敏感敏感合计合计耐药耐药1493017993.2%71.0%97.4%83.2%94.8%敏感敏感6111081169合计合计21011381348WHO POLICY STATEMENT 27 JUNE 2008通过系统评估和通过系统评估和META分析(和分析(和DST比较):结核分枝杆菌或涂阳的痰标本比较):结核
19、分枝杆菌或涂阳的痰标本INH:敏感性:敏感性90%,特异性特异性99%中盖项目线性探针检测中盖项目线性探针检测MDR评价评价MDR线性探线性探针针传统传统合计合计一致率一致率灵敏度灵敏度特异性特异性PPVNPVMDR非非-MDR合计合计MDR792810795.0%66.4%97.7%73.8%96.8%非非-MDR4012011241合计合计11912291348WHO POLICY STATEMENT 27 JUNE 2008通过系统评估和通过系统评估和META分析(和分析(和DST比较):结核分枝杆菌或涂阳的痰标本比较):结核分枝杆菌或涂阳的痰标本MDR-TB检测准确性:检测准确性:99
20、%。WHO POLICY STATEMENT 27 JUNE 2008 county level.线性探针分析不能替代目前传统的培线性探针分析不能替代目前传统的培养和药敏试验,涂阴标本和养和药敏试验,涂阴标本和XDR-TB的证的证实都需要进行传统的培养。实都需要进行传统的培养。29基因芯片基因芯片 基因芯片指基因芯片指采用光导原位合采用光导原位合成或微量点样成或微量点样等方法,将等方法,将核酸核酸片段有序地固化于支持物的表片段有序地固化于支持物的表面面,然后,然后与已标记的待测生物与已标记的待测生物样品中靶分子杂交样品中靶分子杂交,通过特定,通过特定的仪器的仪器对杂交信号的强度对杂交信号的强度
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