結核診断と薬剤耐性検出のための新たな武器：結核過敏症診断のための機械学習と組み合わせた新世代標的シーケンシング（tNGS）
文献報告：CCa：細菌性結核および結核性髄膜炎が少ない人に適した、tNGS と機械学習に基づく診断モデル。
論文タイトル: 結核をターゲットにした次世代シーケンシングと機械学習: 少数肺尿細管および尿細管性髄膜炎の超高感度診断戦略。
定期刊行物：《クリニカ・チミカ・アクタ》
IF：6.5
発行日：2024年1月
マクロ＆ミクロテストは、中国科学院大学および首都医学大学北京胸部病院と共同で、新世代標的シーケンシング（tNGS）技術と機械学習法に基づく結核診断モデルを確立しました。これにより、細菌数の少ない結核と結核性髄膜炎に対する超高検出感度を実現し、2種類の結核の臨床診断に新たな過敏症診断法を提供し、結核の正確な診断、薬剤耐性検出、治療に貢献しました。同時に、患者の血漿cfDNAは結核性髄膜炎（TBM）の診断における臨床検体採取に適したサンプルタイプとして使用できることがわかりました。
本研究では、227の血漿サンプルと脳脊髄液サンプルを使用して2つの臨床コホートを確立し、その中で実験室診断コホートサンプルを使用して結核診断の機械学習モデルを確立し、臨床診断コホートサンプルを使用して確立された診断モデルを検証しました。すべてのサンプルは最初に、特別に設計された結核菌の標的捕捉プローブプールの標的となりました。次に、TB-tNGSシーケンスデータに基づいて、決定木モデルを使用して、実験室診断キューのトレーニングセットと検証セットに対して5倍交差検証を実行し、血漿サンプルと脳脊髄液サンプルの診断閾値を取得しました。得られた閾値は、検出のために臨床診断キューの2つのテストセットに持ち込まれ、学習者の診断性能はROC曲線によって評価されました。最終的に、結核の診断モデルが得られました。
図1 研究デザインの模式図
結果：本研究で決定した髄液DNAサンプル（AUC = 0.974）および血漿cfDNAサンプル（AUC = 0.908）の特定の閾値によれば、227サンプル中、髄液サンプルの感度は97.01%、特異度は95.65%、血漿サンプルの感度と特異度はそれぞれ82.61%と86.36%であった。TBM患者の血漿cfDNAと脳脊髄液DNAのペアサンプル44例の解析において、本研究の診断戦略は、血漿cfDNAと脳脊髄液DNAにおいて90.91%（40/44）という高い一致率を示し、感度は95.45%（42/44）であった。肺結核の小児では、この研究の診断戦略は、同じ患者の胃液サンプルの Xpert 検出結果よりも血漿サンプルに対して感度が高かった (28.57% 対 15.38%)。
図2 人口サンプルに対する結核診断モデルの解析性能
図3 ペアサンプルの診断結果
結論：本研究により、結核の高感度診断法が確立され、臨床的に乏桿菌性結核（培養陰性）の患者に対して、最も高い検出感度を有する診断ツールを提供することができる。血漿cfDNAに基づく高感度結核の検出は、活動性結核および結核性髄膜炎の診断に適した検体となる可能性がある（脳結核が疑われる患者の場合、血漿検体は脳脊髄液検体よりも採取しやすい）。
オリジナルリンク: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/s0009898123004990? via%3Dihub
マクロ＆ミクロテスト結核シリーズ検出製品の簡単な紹介
結核患者の複雑な検体状況と多様なニーズを考慮し、マクロ＆マイクロテストは、喀痰検体からの液状化抽出、クアルコムライブラリの構築とシーケンシング、データ解析までを網羅したNGSソリューションを提供しています。これらの製品は、結核患者の迅速診断、結核の薬剤耐性検出、結核菌およびNTMの型別、細菌陰性結核患者および結核患者に対する過敏症診断などをカバーしています。
結核および抗酸菌の連続検出キット：
| 商品番号 | 製品名 | 製品テストコンテンツ | サンプルタイプ | 適用モデル |
| HWTS-3012 | サンプル離型剤 | 痰サンプルの液化処理に使用され、一級記録番号、蘇通機械設備20230047を取得しています。 | 喀痰 | |
| HWTS-NGS-P00021 | クアルコム過敏性結核定量検出キット（プローブ捕捉法） | 細菌陰性肺結核および脳結節に対する非侵襲的（液体生検）過敏症検出；結核または非結核性抗酸菌の感染が疑われる人の検体を高深度シーケンスメタゲノミクスで解析し、結核性または非結核性抗酸菌の感染の有無の検出情報および結核菌の主な第一線薬剤耐性情報を提供した。 | 末梢血、肺胞洗浄液、胸水および腹水、焦点穿刺サンプル、脳脊髄液。 | 第二世代 |
| HWTS-NGS-T001 | 結核菌の型別および薬剤耐性検出キット（マルチプレックス増幅シーケンス法） | 結核菌型別検査（MTBCおよび187NTMを含む）；結核菌の薬剤耐性検出は、13 種類の薬剤と薬剤耐性遺伝子の 16 個のコア変異部位をカバーします。 | 痰、肺胞洗浄液、胸水および腹水、フォーカス穿刺サンプル、脳脊髄液。 | 第2世代/第3世代デュアルプラットフォーム |
ハイライト：HWTS-NGS-T001 結核菌型別・薬剤耐性検出キット（マルチプレックス増幅法）
製品紹介
本製品は、WHO結核治療ガイドラインに記載されている主な第一選択薬と第二選択薬、NTM治療ガイドラインで常用されているマクロライド系薬剤とアミノグリコシド系薬剤をベースとしており、薬剤耐性部位はWHO結核菌群変異カタログにある薬剤耐性関連部位の1グループをすべてカバーしており、国内外の高得点文献の調査と統計に基づいて報告されているその他の薬剤耐性遺伝子と変異部位もカバーしています。
型別同定は、中国結核・呼吸器疾患学会誌に掲載されたNTMガイドラインにまとめられたNTM株と専門家のコンセンサスに基づいています。設計された型別プライマーは、190種以上のNTM株を増幅、配列決定、およびアノテーションすることが可能です。
標的マルチプレックスPCR増幅技術を用いて、結核菌の遺伝子型決定遺伝子および薬剤耐性遺伝子をマルチプレックスPCRで増幅し、検出対象遺伝子の増幅産物の組み合わせを得た。増幅産物は第二世代または第三世代のハイスループットシーケンシングライブラリに構築することができ、すべての第二世代および第三世代シーケンシングプラットフォームで高深度シーケンシングを実施して、標的遺伝子の配列情報を取得することができる。内蔵の参照データベース（WHO結核菌群変異カタログおよび薬剤耐性との関係を含む）に含まれる既知の変異と比較することにより、薬剤耐性または抗結核薬の感受性に関連する変異を判定した。マクロ＆ミクロテストの自動開封痰サンプル処理ソリューションと組み合わせることで、臨床痰サンプルの核酸増幅効率が低い（従来の方法の10倍）という問題が解決され、薬剤耐性シークエンシング検出を臨床痰サンプルに直接適用できるようになりました。
製品検出範囲
34薬剤耐性関連遺伝子18抗結核薬と6NTM薬が検出され、297薬剤耐性部位；10種類の結核菌と190種類のNTMが検出されました。
表1：18+6種類の医薬品+190+NTMの情報
製品の利点
強力な臨床適応性：喀痰サンプルは培養なしで自己液化剤で直接検出できます。
実験操作は簡単で、最初の増幅操作は簡単で、ライブラリ構築は 3 時間で完了し、作業効率が向上します。
包括的な型別と薬剤耐性：臨床上の重要な懸念事項であるMTBとNTMの型別と薬剤耐性部位をカバーし、正確な型別と薬剤耐性の検出、独立した分析ソフトウェアのサポート、ワンクリックでの分析レポートの生成。
互換性: 製品の互換性、主流の ILM および MGI/ONT プラットフォームへの適応。
製品仕様
| 製品コード | 製品名 | 検出プラットフォーム | 仕様 |
| HWTS-NGS-T001 | 結核菌の型別および薬剤耐性検出キット（マルチプレックス増幅法） | ONT、イルミナ、MGI、サルースプロ | 16/96rxn |
投稿日時: 2024年1月23日