结核病(TB)可以治愈,但与其他任何传染病相比,它在全世界造成的死亡人数更多。在非洲和亚洲,多达三分之一的活动性结核病患者没有得到诊断和治疗,这进一步加剧了疾病的传播,并强调需要更好,更简单的诊断测试。
现在,由麻省理工学院和哈佛大学广泛研究所,哈佛大学怀斯研究所以及布里格姆妇女医院的科学家领导的国际研究小组开发了一种基于血液的检测方法,可以准确地将活动性结核病风险增加的患者与可能在非洲,亚洲和南美等地域不同的地区还有其他肺部疾病。
在《科学转化医学》中的一篇论文中描述的这项新测试接近了世界卫生组织(WHO)为结核病分类测试建立的性能标准。这项研究也是向简单,低成本的血液检查迈出的关键一步,该检查可在任何地方(包括低收入地区)使用,以对怀疑患有活动性结核病的患者进行分类。
“迫切需要对结核病进行现场部署的检测,这种检测不需要大量的实验室或其他基础设施,可以被全球各地的医疗服务提供者使用,并可以对血液样本进行分层,以对高危人群进行分层或做出明确的诊断。”资深作者迈克尔·吉列(Michael Gillette)说,他是布罗德研究所的资深科学家,麻省总医院的重症监护医师。 “我们还没有到达那里,但是我们的研究使我们从根本上更加接近那个目标。
快速诊断仍然是一项重大挑战,尤其是在资源匮乏的地区和结核感染率高的地区,因为当前的结核病检测要么依赖昂贵的实验室设备,要么依赖易于出错且缓慢产生结果的数十年历史的方法。 。而且,当前的主要方法需要痰样品,这对于年幼的儿童和免疫功能低下的患者可能很难提供。一些血液检查试图快速识别出最有可能患有结核病并应接受进一步检查的患者,但这些检查不够准确。
为了应对这些挑战,吉列和他的同事们,包括博德研究所蛋白质组学平台主任史蒂文·卡尔,以及布莱根妇女医院和哈佛大学怀斯学院的合著者戴维·沃尔特,着手开发一种简单的血液测试可以将结核病与其他更常见的症状相似的疾病(例如肺炎)区分开来。通过确定最有可能患该病的患者,然后可以接受其他更明确的诊断测试,该测试可能会降低结核病检测的门槛。
卡尔说:“血液中含有人体中的大多数蛋白质。” “因此,在很大程度上,这是一次钓鱼探险,我们试图寻找表明结核病存在的蛋白质信号。”
该团队从一组可能的嫌疑人开始搜索:47种不同的免疫系统信号蛋白以及其他感染和炎症标志物。研究人员测量了菲律宾和坦桑尼亚患者的血液样本中这些蛋白质的水平,其中有199人患有活动性结核病,有188人患有其他结核样疾病。对患者样本的这些测量是十年前首次启动的另一个全球健康项目的一部分,该项目由比尔和梅琳达·盖茨基金会资助。
作者使用了一种基于抗体的方法来测量蛋白质,因为抗体是许多当前临床测试的关键部分,这些抗体可以将测试配置为用于医疗机构,而无需先进的设备。
吉列特及其同事,包括博德研究所(现为True North Bio)的第一作者拉什迪·艾哈迈德(Rushdy Ahmad),使用机器学习算法从最初的47个蛋白质组中提取了数据,以部分查找与蛋白质最相关的蛋白质活动性结核病。
研究人员将蛋白质清单缩小为四种炎症标记:白介素6(IL-6),IL-8,IL-18和血管内皮生长因子。研究小组还添加了第五种蛋白质标记物,即一种抗结核蛋白Ag85B的抗体,从而提高了专家组在后续测试中的准确性。
为了进一步提高专家组的绩效,研究小组转用了一种新的基于抗体的技术,称为Simoa,该技术由Walt和他的同事首创。高度敏感的技术利用单分子阵列来检测比传统方法低得多的蛋白质。