結核診断と薬剤耐性検出のための新たな武器：次世代標的シーケンシング（tNGS）と機械学習を組み合わせた結核過敏症診断
文献報告：CCa：tNGSと機械学習に基づく診断モデル。細菌性結核や結核性髄膜炎が少ない人に適しています。
論文タイトル：結核を標的とした次世代シーケンシングと機械学習：貧血性肺管炎および管状髄膜炎に対する超高感度診断戦略。
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
Macro & Micro-Testは、中国科学院大学および首都医科大学附属北京胸部病院と共同で、次世代標的シーケンス（tNGS）技術と機械学習法に基づいた結核診断モデルを構築しました。このモデルは、細菌数が少ない結核や結核性髄膜炎に対して超高感度の検出を可能にし、2種類の結核の臨床診断のための新たな高感度診断法を提供し、結核の正確な診断、薬剤耐性検出、および治療に貢献しました。同時に、患者の血漿cfDNAが結核性髄膜炎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も明らかになりました。
本研究では、227の血漿サンプルと脳脊髄液サンプルを用いて2つの臨床コホートを構築した。そのうち、検査診断コホートのサンプルは結核診断の機械学習モデルの構築に用いられ、臨床診断コホートのサンプルは構築された診断モデルの検証に用いられた。まず、すべてのサンプルは、結核菌を標的とした特別設計の捕捉プローブプールによって標的化された。次に、TB-tNGSシーケンスデータに基づいて、決定木モデルを用いて検査診断キューのトレーニングセットと検証セットで5分割交差検証を行い、血漿サンプルと脳脊髄液サンプルの診断閾値を取得した。得られた閾値を臨床診断キューの2つのテストセットに導入して検出を行い、ROC曲線を用いて学習器の診断性能を評価した。最終的に、結核の診断モデルが得られた。
図1 研究デザインの概略図
結果：本研究で決定したCSF DNAサンプル（AUC = 0.974）と血漿cfDNAサンプル（AUC = 0.908）の特定の閾値に基づくと、227サンプル中、CSFサンプルの感度は97.01%、特異度は95.65%であり、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44組のペアサンプルの分析では、本研究の診断戦略は血漿cfDNAと脳脊髄液DNAで90.91%（40/44）の高い一致率を示し、感度は95.45%（42/44）であった。肺結核の小児においては、本研究の診断戦略は、同じ患者の胃液サンプルを用いたXpert検出結果よりも、血漿サンプルに対してより高い感度を示した（28.57%対15.38%）。
図2 集団サンプルに対する結核診断モデルの分析性能
図3 ペアサンプルの診断結果
結論：本研究では、結核の超高感度診断法を確立しました。この方法は、乏菌性結核（培養陰性）の臨床患者に対して、最も高い検出感度を持つ診断ツールを提供できます。血漿cfDNAに基づく超高感度結核検出法は、活動性結核および結核性髄膜炎の診断に適した検体タイプとなる可能性があります（脳結核が疑われる患者の場合、血漿検体は脳脊髄液よりも採取が容易です）。
元のリンク: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/s0009898123004990? via%3Dihub
マクロ＆ミクロテスト結核検査シリーズ製品の簡単な紹介
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＆マイクロテスト社は、喀痰検体からの液化抽出、クアルコムライブラリの構築とシーケンス、データ解析を含む、包括的なNGSソリューションを提供しています。本製品は、結核患者の迅速診断、結核の薬剤耐性検出、結核菌および非結核性抗酸菌の型別、細菌陰性結核および結核患者の過敏性診断などに対応しています。
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 | サンプル放出剤 | 喀痰サンプルの液化処理に使用されるこの装置は、一級登録番号である蘇通機械設備20230047を取得しています。 | 喀痰 | |
| HWTS-NGS-P00021 | クアルコム社製高感度結核菌量検出キット（プローブ捕捉法） | 細菌陰性の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；結核菌または非結核性抗酸菌に感染している疑いのある人のサンプルを高深度シーケンスメタゲノミクスで分析し、結核菌または非結核性抗酸菌に感染しているかどうかの検出情報と結核菌の主な第一選択薬耐性情報を提供した。 | 末梢血、肺胞洗浄液、胸水および腹水、病巣穿刺検体、脳脊髄液。 | 第二世代 |
| HWTS-NGS-T001 | マイコバクテリウム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） | マイコバクテリウム型別検査（MTBCおよび187 NTM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の主要な変異部位を対象としています。 | 喀痰、肺胞洗浄液、胸水および腹水、病巣穿刺検体、脳脊髄液。 | 第2世代/第3世代デュアルプラットフォーム |
主な特長：HWTS-NGS-T001 マイコバクテリウム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）
製品紹介
本製品は、WHOの結核治療ガイドラインに記載されている主要な第一選択薬および第二選択薬、非結核性抗酸菌治療ガイドラインで一般的に使用されるマクロライド系および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の結核菌複合体変異カタログに記載されている薬剤耐性関連部位のグループ全体、ならびに国内外の高評価文献の調査および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および変異部位を網羅しています。
型別同定は、中国結核呼吸器疾患雑誌に掲載された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行われる。設計された型別プライマーは、190種以上のNTMを増幅、配列決定、およびアノテーションすることができる。
標的多重PCR増幅技術により、マイコバクテリウムの遺伝子型決定遺伝子および薬剤耐性遺伝子が多重PCRによって増幅され、検出対象遺伝子の増幅産物の組み合わせが得られた。増幅産物は、第2世代または第3世代のハイスループットシーケンスライブラリに構築でき、すべての第2世代および第3世代シーケンスプラットフォームで高深度シーケンスを実施して、対象遺伝子の配列情報を取得できる。内蔵の参照データベース（WHO結核菌複合体変異カタログおよび薬剤耐性との関連を含む）に含まれる既知の変異と比較することにより、抗結核薬の薬剤耐性または感受性に関連する変異が特定された。 Macro & Micro-Test社の自己開封型喀痰検体処理溶液と組み合わせることで、臨床喀痰検体の核酸増幅効率が低いという問題（従来の方法の10倍）が解決され、薬剤耐性シーケンス検出を臨床喀痰検体に直接適用することが可能になった。
製品検出範囲
34薬剤耐性関連遺伝子18抗結核薬と6NTM治療薬が検出され、297薬剤耐性部位；10種類の結核菌とそれ以上190様々な種類の非結核性抗酸菌が検出された。
表1：18+6種類の薬剤+190+NTMの情報
製品の利点
臨床応用性が高い：喀痰サンプルは培養することなく、自己液化剤を用いて直接検出できる。
実験操作は簡単である。最初の増幅操作は簡単で、ライブラリ構築は3時間で完了するため、作業効率が向上する。
包括的な型別と薬剤耐性：臨床的に重要なMTBとNTMの型別と薬剤耐性部位を網羅し、正確な型別と薬剤耐性検出、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生成を実現します。
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対応。
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 | マイコバクテリウム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 | 16/96反応 |
投稿日時：2024年1月23日