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什么是耐藥結(jié)核病？

結(jié)核病是一種經(jīng)呼吸道傳播的慢性傳染病，在全球廣泛流行。如果病人感染的結(jié)核分枝桿菌對一種或一種以上的抗結(jié)核藥物產(chǎn)生了耐藥性，即為耐藥結(jié)核病。根據(jù)耐藥類型和嚴重程度不同，耐藥結(jié)核可分為利福平耐藥、耐多藥結(jié)核病、準廣泛耐藥結(jié)核病、及廣泛耐藥結(jié)核病等，耐藥結(jié)核病可能由傳染所致，也可能自發(fā)形成。

為什么耐藥結(jié)核病防治如此嚴峻？

結(jié)核病已成為威脅全球公共衛(wèi)生的首要傳染病。據(jù)WHO統(tǒng)計，我國在30個結(jié)核病高負擔國家中位列第3位¹。耐藥結(jié)核病是可防、可治的，但如不盡早確診甚至誤診，則可能會發(fā)展為耐多藥結(jié)核或廣泛耐藥結(jié)核，增加傳播風險。耐藥結(jié)核已成為“終結(jié)結(jié)核病戰(zhàn)略”的最大阻礙。為什么結(jié)核病的耐藥這么復雜棘手？

簡單來說，結(jié)核分枝桿菌（Mocybactrium Tubercolosis，MTB）的結(jié)構(gòu)和功能與其他細菌相比更為獨特和復雜，如果能解讀結(jié)核分枝桿菌的表型耐藥與其基因組突變之間的關(guān)系，就能夠?qū)崿F(xiàn)對耐藥相關(guān)變異的精準檢測，從而進行耐藥預測²。這對耐藥結(jié)核的防治和抗結(jié)核藥物的開發(fā)都大有裨益，而基因測序技術(shù)是檢測結(jié)核耐藥相關(guān)變異強有力的工具。

什么是“終結(jié)結(jié)核病戰(zhàn)略”？

世界衛(wèi)生組織(World Health Organization, WHO)最早在2015年提出了“終結(jié)結(jié)核病戰(zhàn)略”³，旨在推進全球合作共同完成2035年全面消滅結(jié)核病的目標。2021年，WHO首次發(fā)布《結(jié)核分枝桿菌耐藥相關(guān)基因突變目錄》，并在2023年更新發(fā)布第二版，第二版目錄收集了來自 40 多個國家38,000 多個臨床分離株的全基因組數(shù)據(jù)、以及與之相匹配的對15種抗結(jié)核藥物的表型藥物敏感結(jié)果的分析結(jié)果⁴。這可以看作是一份寶貴的“大辭典”，用來指導全球的研究者開發(fā)分子藥物敏感性檢測工具⁵。值得一提的是，WHO分別在2018年和2021年發(fā)布的結(jié)核分枝桿菌耐藥監(jiān)測指南中，均推薦了基因測序技術(shù)作為結(jié)核監(jiān)測、和耐藥突變檢測的工具^6，7。

圖1. WHO發(fā)布指導結(jié)核相關(guān)文件

什么是靶向測序技術(shù)？

靶向測序技術(shù)（Targeted Next-Generation Sequencing, tNGS）是一種基于高通量基因測序技術(shù)，針對特定基因或基因區(qū)域進行深度測序從而實現(xiàn)目標序列捕獲的技術(shù)。靶向測序技術(shù)目前主要分為基于引物PCR擴增的擴增子測序和基于探針雜交的雜交捕獲測序兩種方法。靶向測序技術(shù)的特別之處正是“靶向”二字，它針對性地對研究人員感興趣的特定基因、或基因組片段進行富集，例如科學家可以選擇與某種疾病發(fā)病高度關(guān)聯(lián)的一個基因片段進行富集，而后再進行常規(guī)建庫測序和分析，從而獲得高質(zhì)量的有效遺傳信息。WHO在2023年發(fā)布的Use of targeted next-generation sequencing to detect drug-resistant tuberculosis：Rapid communication 和最新在今年3月20日更新的WHO consolidated guidelines on tuberculosis: Module 3: Diagnosis - Rapid diagnostics for tuberculosis detection, third edition 中紛紛強調(diào)了靶向測序技術(shù)在耐藥結(jié)核變異檢測中的價值和應用潛力^8，9。華大智造ATOPlex多重PCR建庫試劑盒定制平臺，搭配DNBSEQ測序平臺，可實現(xiàn)高質(zhì)量的靶向測序。ATOPlex多重PCR建庫試劑盒定制平臺以自主研發(fā)的超高重PCR核心技術(shù)為基礎，為客戶提供性能優(yōu)異的定制化panel和建庫試劑，完美兼容華大智造測序儀和自動化平臺，有助于將靶向測序應用于包括耐藥結(jié)核防治在內(nèi)的精準醫(yī)療、藥品研發(fā)、食品安全、農(nóng)業(yè)等多個領域。

圖2. ATOPlex多重PCR靶向建庫技術(shù)原理

靶向測序技術(shù)如何助力耐藥結(jié)核防治？

關(guān)鍵詞：成本可及

相較于全基因組測序技術(shù)，靶向測序技術(shù)只需針對性地富集感興趣的區(qū)域，在提高測序通量的同時，也能大大降低數(shù)據(jù)儲存成本。雖然，高通量測序技術(shù)與傳統(tǒng)的分子檢測方法相比，依然是一種成本和門檻較高的技術(shù)，但WHO在快速通告中指出，利用靶向測序技術(shù)用于多耐藥基因和變異、多病原體檢測時，臨床成本效益將大幅提高⁸。
關(guān)鍵詞：靈敏

由于靶向測序技術(shù)會針對目標基因片段進行富集操作，因此它提供更高的檢測靈敏性，無需培養(yǎng)，可直接從臨床各類型的體液樣本中進行提取檢測，大大節(jié)約了時間成本。
關(guān)鍵詞：靈活和可擴展

目前，推薦用于結(jié)核病治療的抗結(jié)核一線和二線藥物超過15種，WHO發(fā)布的變異目錄中所列舉的與這些藥物的敏感性相關(guān)的變異覆蓋基因超過24個，且隨著收集數(shù)據(jù)的不斷擴大和完善，這個數(shù)字還將持續(xù)增加！這就不得不提靶向測序技術(shù)的另一個優(yōu)勢：靈活和可擴展。靶向測序技術(shù)可以實現(xiàn)根據(jù)目標區(qū)域設計、調(diào)整和補充引物，實現(xiàn)一次性覆蓋所有感興趣的區(qū)域，這是傳統(tǒng)的分子檢測手段所不能望其項背的。我國是耐藥結(jié)核發(fā)病大國，我國公共衛(wèi)生防控工作者在遏制耐藥結(jié)核的播散和傳播的防控道路上砥礪前行，致力于抗結(jié)核藥物的分子流行病學、結(jié)核分枝桿菌遺傳多樣性方面的研究。靶向測序技術(shù)高效、靈敏、全面的優(yōu)勢能夠幫助快速建立我國結(jié)核分枝桿菌耐藥突變目錄，為耐藥結(jié)核防治提供強大的工具支撐。華大智造秉承“創(chuàng)新智造引領生命科技”的理念，致力于為公共衛(wèi)生防控持續(xù)提供更有力的工具。繼去年8月推出“結(jié)核分枝桿菌全基因組測序組合產(chǎn)品”后，華大智造基于ATOPlex技術(shù)，已開展研發(fā)ATOPlex MTB靶向建庫試劑和測序的相關(guān)產(chǎn)品，即將上市，敬請期待！

參考文獻

1. World Health Organization. Global tuberculosis report 2023.Geneva: World Health Organization, 2023.

2. Walker TM, Whole-genome sequencing for prediction of Mycobacterium tuberculosis drug susceptibility and resistance: a retrospective cohort study. Lancet Infect Dis. 2015 Oct;15(10):1193-1202.

3. World Health Organization, The end TB strategy, Geneva: World Health Organization, 2015.

4. World Health Organization, Catalogue of mutations in Mycobacterium tuberculosis complex and their association with drug resistance, 2nd ed, Geneva: World Health Organization, 2023.

5. 裴少君，歐喜超，世界衛(wèi)生組織《結(jié)核分枝桿菌耐藥相關(guān)基因突變目錄（第2版）》解讀，中國防癆雜志 2024年3月第46卷第3期

6. World Health Organization, Technical manual for drug susceptibility testing of medicines used in the treatment of tuberculosis. Geneva: World Health Organization, 2018.

7. World Health Organization, Guidance for the surveillance of drug resistance in tuberculosis, sixth edition, Geneva: World Health Organization, 2021.

8. World Health Organization. Use of targeted next-generation sequencing to detect drug-resistant tuberculosis: rapid communication, July 2023. Geneva: World Health Organization,2023.

9. World Health Organization. WHO consolidated guidelines on tuberculosis: Module 3: Diagnosis - Rapid diagnostics for tuberculosis detection, third edition, March 2023. Geneva: World Health Organization,2024.

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