医药论坛杂志2014年7月第35卷第7期J Medical Forum Vo1.35 No.7 July 2014 ・45・ ・论 著・ DNA微阵列芯片法检测临床痰标本中结核分枝 杆菌耐多药突变基因的研究 郝宝林,邢进,李辉 河南省疾病预防控制中心450016 摘要:目的DNA微阵列芯片法(博奥)检测临床痰标本中耐多药结核分枝杆菌相关基因突变,评价诊断耐多药 对涂阳肺结核患者的痰标本进行DNA微阵列芯片法检测,与金标准传 结核病(MDR—TB)的应用价值。方法统比例法药物敏感性试验比较,获得DNA微阵列芯片法的检测灵敏度、特异度和一致率。结果 以传统药敏作 金标准,DNA微阵列芯片法检测553例痰标本,利福平、异烟肼和MDR检测的灵敏度、特异度和一致率分别为 92.73%、98.19%和97.65,81.82%、93.43%和92.o4,82.35%、97.30%和96.38。结论多药检测技术具有较高的灵敏度和特异性,适用于肺结核病人的耐多药结核病人诊断。 关键词:芯片;分枝杆菌;耐多药 中图分类号:R446.5 文献标识码:B 文章编号:1672-3422(2014)07-0045-03 DNA微阵列芯片法耐 Evaluation of a Biochip system for determining mutations associated、vith Mycobacterium tuberculosis multidrug resistance from clinic sputum sample HAO bao—lin,XING jin,LI Hui Henan Center for Disease Control and Prevention,Zhengzhou 450016,China Abstract:0bjective To evaluate the efficiency of diagnosis muhidrug resistant Mycobaeterium tuberculosis using a Bio・ chip system for determining mutations in clinic sputum sample.Methods With conventional drug sensitivity test as the standard,sputa from smear—positive pulmonary tuberculosis patients were collected for detection by a Biochip system to obtain the sensitivity and speciifcity and accordance of the method.Results For 553 sputa samples,the sensitivity and speciifcity and accordance of Biochip system orf RIF and INH and muhidrug resistnce(MDR)werae 92.73%,98.19%, 97.65 and 81.82%、93.43%,92.04 and 82.35%、97.30%,96.38,respectively.Conclusion The Biochip system shows better sensitivity and speciifcity,it is available for rapid determination of muhidrug—resistant pulmonary tubercu— losis. Key words:Biochip;Mycobacterium;Muhidrug 随着分子检测技术的发展和对结核分枝杆菌 耐药性与基因突变相关性的研究,基于检测结核 分枝杆菌基因突变的耐药分子检测方法被发展起 份阳性级别高的痰标本,或1份阳性及1份质量好 的阴性痰标本,按照中国防痨协会《结核病诊断实 验室检验规程》4进行中和离心法消化。消化后的 痰液4℃于3,000 g离心20 min,倒掉上清液再加 入2ml PBS(PH6.8)重新悬浮,接种0.1 ml消化液 来。本研究通过检测涂阳肺结核病人的临床痰标 本来评价该方法检测耐多药结核病的应用价值。 1资料与方法 于2管改良中性L—J培养基(Basco)上,剩余消化 液于4℃(1d)或一80%长期保存备用,结核分枝杆 1.1标本收集按照《中国结核病防治规划痰 涂片镜检标准化操作及质量保证手册》3要求于收 集开封市结核病防治所就诊断的涂片阳性肺结核 病人3份痰标本,每份约5ml,选取3份标本中2 菌的分离培养在开封市结核病防治所参比实验室 (开封市结核病实验室)进行。 1.2 药敏试验对分离培养出的菌株进行结核分 枝杆菌菌种鉴定并进行利福平和异烟肼药敏试 ・46・ 医药论坛杂志2014年7月第35卷第7期J Medical Forum V01.35 N0.7 July 2014 验,菌种鉴定使用对硝基苯甲酸(PNB,5001xg/m1) 鉴别培养基生长试验,利福平(40tzg/m1)和异烟肼 药敏试验(0.21 ̄g/m1)为比例法,均按照中国防痨 均由Basco公司提供,菌型鉴定和药敏试验在开封 市结核病实验室进行。 DNA微阵列芯片法检测553例标本与传统药 敏试验比较,检测利福平的灵敏度为92.73%(51/ 55),特异度为98.19%(489/498),一致率为 协会《结核病诊断实验室检验规程》进行。培养基 97.65%(540/553);检测异烟肼的灵敏度81.82 (54/66),特异度为93.43%(455/487),一致率为 92.04%(509/553);检测MDR—TB的灵敏度 1.3 DNA微阵列芯片法每位肺结核病人选取1 份阳性级别高的痰标本,按照结核分枝杆菌耐药 基因检测试剂盒(DNA微阵列芯片法)操作步骤进 行进行结核分枝杆菌利福平和异烟肼耐药检测, 试验在开封市结核病实验室进行。 1.4质量控制 1.4.1 分离培养和药敏熟练度测试河南省结核 病参比实验室对开封市结核病实验室开展结核分 枝杆菌分离培养和药敏试验质量控制;其分离培 养涂阳培阴率小于10%,污染率小于5%,符合质 控要求,比例法药敏试验通过了国家的药敏熟练 度测试。 1.4.2 DNA微阵列芯片法熟练度测试为保证 DNA微阵列芯片法检测结果的可靠性,试验前对 实验室操作人员进行技术培训,并由国家参比实 验室发送2O例质控标本(结核分枝杆菌DNA标 本)进行了熟练度测试,经测试开封结核病实验室 符合率为100%。 2 结果 2.1 药敏试验检测结果共收集718例病人标本, 其中男性433例(60.3%),女性285例(39.7%),平 均年龄43.5岁(13~78岁);经分离培养,培养阳性 646例(89.98%),培养阴性69例,涂阴培阳率 9.61%,污染3例(0.42%)。利福平阳性72例 (10.03%),异烟肼阳性85例(11.84%)。 2.2 DNA微阵列芯片法检测结果718例病人标 本中进行了DNA微阵列芯片法检测,共检测出非 结核分枝杆菌复合群28例(3.9%),其中药敏结 果无法判读的11例(1.53%),无分枝杆菌31例 (4.32%),有药敏结果的648例(90.25%)。其中 利福平阳性77例(10.72%),异烟肼阳性ll4例 (15.88%)。 2.3 DNA微阵列芯片法检测效能 经对718例 纳入病人的传统药敏试验与DNA微阵列芯片法结 果比较,剔除无效结果包括培养污染、培养阴性、 传统药敏失败、鉴定为非结核分枝杆菌和DNA微 阵列芯片结果无法判读、判定非结核分枝杆菌、无 分枝杆菌等,共获得553例有效结果进行分析。 82.35(28/34),特异度为97.30%(505/519),一致 率为96.38%(533/553)。 3讨论 利福平药物作用机制为通过特异地与结核分 枝杆菌RNA聚合酶B亚基(rpoB)结合,抑制RNA 聚合酶的活力,干扰分枝杆菌RNA的转录及合成, 阻碍蛋白质的合成而发挥抗菌作用。如编码rpoB 基因发生突变就会影响利福平与RNA聚合酶B 亚基的结合,结核分枝杆菌产生对利福平耐药。 经研究rpoB基因的突变主要发生在507~533位 编码的8l bp的区域内,被称为核心突变区,约有 95%的耐RIF菌株基因突变发生在核心区,常见 的突变位点机制在531、526、516位 。rpoB基因 核心突变区也是利福平耐药分子检测的靶序列。 而结核杆菌耐异烟肼的机制比较复杂,利福平为 前体药物需要KatG编码的触酶一过氧化物酶( Catalase—peroxidase enzyme)激活,活化的异烟肼 能通过抑制inhA编码的烯酰一ACP还原酶来阻 断分枝杆菌酸的合成。KatG和inhA突变为结核 杆菌耐异烟肼的主要方式,40%~90%的耐异烟肼 菌株发生KatG基因突变,KatG315突变占75%~ 90%。KatG和inhA基因编码序列是检测结核分 枝杆菌异烟肼耐药的靶序列_6 。在我国市场上能 同时检测利福平和异烟肼的商品化试剂有线性探 针膜杂交技术的GenoType@MTBDRplus assay(德 国,Hains) 探针熔解曲线法的MehPro@结核分 枝杆菌耐药突变检测试剂(中国,致善) -9]和 DNA微阵列芯片技术晶芯@(中国,博奥)。MTB. DRplus、MehPro、DNA微阵列芯片检测利福平的靶 序列均为rpoB基因81bp的核心突变区,但MTB— DRplus覆盖突变位点为rpoB(516、526、531), MeltPro覆盖为rpoB(511、516、523、526、531),DNA 微阵列芯片覆盖为rpoB(511、516、526、531、533)。 MTBDR检测异烟肼的突变靶位点为KatG315(S/ T1)、inhA(一8T/C、一15C/T)),MehPro检测异烟 肼的突变靶位点为KatG 3 15(AGC—ACG、AGC— ACC)、inhA(94 TCG-- ̄GCG、一l5C T、一8T_C、 ahpC(一32G—A、一10C—T、 (下转第49页) 医药论坛杂志2014年7月第35卷第7期J Medical Forum Vo1.35 No.7 July 2014 ・49・ CRP和WBC也是炎症急性期反应产物,广 得性肺炎中的应用[J].检验医学,2011,26(3):147・149. [3]Xing YB,Dai LM,Zhao ZH,et a1.Diagnostic and prognostic value of procalcitonin and common inflammatory markers eombi— 泛应用于感染和炎性疾病的诊断,感染后升高, 不久后达到高峰,可作为早期诊断CAP的指标 之一。研究发现CRP和WBC诊断重症肺炎的 ROC曲线下面积低于用PCT诊断的ROC曲线 下面积。 ning SOFA score in patients with sepsis in early stage[J].Chin Crit Care Med,2008,20:23-28. [4]Hillas G,Vassilakopoulos T,Plantza P,et a1.C—reactive pro— tein and procalcitonin as predictors of survival and septic shock 本研究的数据并不是很完善,因此没能排除 其他因素的干扰,如患儿的其他疾病或者其他指 标。此外,也没有进行不同时间点的采样,从而对 患儿的血清PCT水平动态监测。对患儿的血清 PCT水平动态监测可以对患儿的病情进行较好的 监测,从而可以帮助临床医师及时采取相关的措 in ventilator—associated pneumonia[J].Eur Respir J,2010,35 (4):805-811. [5] rI1lle Subspecilaty Group of Respiratory Diseases.Guidelines for management of childhood community acquired pneumonia[J]. Chinese Journal ofPediatircs,2007,45(2-3). [6] 汪明明,崔速南,张景遥,等.血清降钙素原测定在感染性疾病 中的诊断意义[J].中国抗感染化疗杂志,2002,2(4):215-217. [7] Reinhart K,Meisner M,Brunkhorst FM.Markers for sepsis di— agnosis:what is useful[J].Crit Care Clin,2006,22(3):503- 519. 施。血清PCT动态监测的临床价值有待进一步的 研究。 参考文献 Moulin F,Raymond J,Lorrot M,et a1.Prcalciotonin in children [8]Ding HB,Lin Qc,Cheng GP,et 1a.The guiding role of serum procalcitonin in antibiotic therapy or facute exacerbation of chm— nic obstuctrive pulmonary disease[J].Chin J Gefiatr,2012,31: 396-398. admitted to hospital with community acquired pneumonia[J]. Arch Dis Child,2001,84(4):332-336. 收稿日期:2014-01-03修回日期:2014-03 15责任编辑:祝振中 [2] 杜娟,黄金莲,应巧玲,等.痰液降钙素原检测在儿童社区获 (上接第46页) 一12c—T);而博奥芯片的检测异 烟肼利福平的靶位点为KatG315(AGC--- ̄ACC、AGC -[2] Gevena,Global tuberculosis report 2012[R].WHO/HTM/TB/ 2012.06. *AAC)、inhA(一15C—T) 。 [3] 赵雁林,姜广路.痰涂片镜检标准化操作及质量保证手册 [M].北京:中国协和医学大学出版社,2009. 由于各检测方法对结核杆菌利福平耐药普遍采 用了rpoB基因81bp的核心突变区作为靶序列,且 该突变与利福平耐药有很高的相关性,所有分子检 测方法检测利福平耐药结核均显示了很高的灵敏度 和特异性。本研究的也显示很高的灵敏度和特异度 [4] 中国防痨协会基础专业委员会,结核病诊断实验室检验规程 [M].北京:中国教育文化出版社,2006. [5] Musser JM.Antimicrobil aagent esirstance in mycobacteria:molec— ulr genetaic insights[J].Clin Microbiol Rev,1995,8(4):496- 514. [6] Kaufmann,Stefn HE.Eraic Rubin.Handbook of tuberculosis: (92.73%、98.19%),同时还获得了较高的阳性预测 值(85.00%),这有利于耐利福平结核病的诊断。对 于异烟肼的检测因各种检测方法使用的靶位的不 同,在检测异烟肼耐药结核病的灵敏度差异较大,本 实验DNA微阵列芯片检测异烟肼耐药的灵敏度为 81.82%,这与该方法检测的靶位点较少有一定的关 系。本研究中DNA微阵列芯片检测异烟肼和MDR Molecular biology and bichemisoty[M].Gerrmany:Wiley— VCH,2008. [7]李辉,马晓光,石洁,等.线性探针法MTBDRplus用于涂阳肺结 核的耐多药检测研究[J].中国卫生检验杂志,2013,23(2): 380-384,306. [8]马艳艳,李辉,赵东阳,等.荧光PCR探针熔解曲线法检测结核 分枝杆菌耐利福平突变研究[J].中国国境卫生检疫杂志, 2011,34(6):451454. TB均显示了高度特异性和阴性预测值,较低的阳 性预i贝0值,但与传统药敏试验方法保持了很高的一 致性,这对于耐异烟肼和MDR—TB的病人鉴别诊 —[9] 马晓光,李辉,石洁.荧光PCR探针熔解曲线法检测结核分枝 杆菌耐异烟肼突变[J].现代预防医学杂志,2013,40(22): 4201-4204,4207. [10]Guo Y,Zhou Y,Wang C.Rapid,accurate determination of multi— drug resistance in M.tuberculosis isolates and sputum using a 断和确定有重要意义。 参考文献 [1] Gevena,Global tuberculosis report 2003[R].WHO/HTM/TB/ 2O13.11. bichiop system[J].Int J Tuberc Lung Dis,2009,13(7):914— 920. 收稿日期:2014-01-21修回日期:2014-04-15责任编辑:祝振中