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(duì)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(yán)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(zhǔn)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(yán)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(jì)，我國(guó)在30個(gè)結(jié)核病高負(fù)擔(dān)國(guó)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(huì)發(fā)展為耐多藥結(jié)核或廣泛耐藥結(jié)核，增加傳播風(fēng)險(xiǎn)。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(fù)雜棘手？

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，結(jié)核分枝桿菌（Mocybactrium Tubercolosis，MTB）的結(jié)構(gòu)和功能與其他細(xì)菌相比更為獨(dú)特和復(fù)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(duì)耐藥相關(guān)變異的精準(zhǔn)檢測(cè)，從而進(jìn)行耐藥預(yù)測(cè)2。這對(duì)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(cè)序技術(shù)是檢測(cè)結(jié)核耐藥相關(guān)變異強(qiáng)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(jìn)全球合作共同完成2035年全面消滅結(jié)核病的目標(biāo)。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(lái)自 40 多個(gè)國(guó)家38,000 多個(gè)臨床分離株的全基因組數(shù)據(jù)、以及與之相匹配的對(duì)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(lái)指導(dǎo)全球的研究者開發(fā)分子藥物敏感性檢測(cè)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(cè)指南中，均推薦了基因測(cè)序技術(shù)作為結(jié)核監(jiān)測(cè)、和耐藥突變檢測(cè)的工具6，7。

圖1. WHO發(fā)布指導(dǎo)結(jié)核相關(guān)文件

什么是靶向測(cè)序技術(shù)？

靶向測(cè)序技術(shù)（Targeted Next-Generation Sequencing, tNGS）是一種基于高通量基因測(cè)序技術(shù)，針對(duì)特定基因或基因區(qū)域進(jìn)行深度測(cè)序從而實(shí)現(xiàn)目標(biāo)序列捕獲的技術(shù)。靶向測(cè)序技術(shù)目前主要分為基于引物PCR擴(kuò)增的擴(kuò)增子測(cè)序和基于探針雜交的雜交捕獲測(cè)序兩種方法。靶向測(cè)序技術(shù)的特別之處正是“靶向”二字，它針對(duì)性地對(duì)研究人員感興趣的特定基因、或基因組片段進(jìn)行富集，例如科學(xué)家可以選擇與某種疾病發(fā)病高度關(guān)聯(lián)的一個(gè)基因片段進(jìn)行富集，而后再進(jìn)行常規(guī)建庫(kù)測(cè)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(qiáng)調(diào)了靶向測(cè)序技術(shù)在耐藥結(jié)核變異檢測(cè)中的價(jià)值和應(yīng)用潛力8，9。

華大智造ATOPlex多重PCR建庫(kù)試劑盒定制平臺(tái)，搭配DNBSEQ測(cè)序平臺(tái)，可實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的靶向測(cè)序。ATOPlex多重PCR建庫(kù)試劑盒定制平臺(tái)以自主研發(fā)的超高重PCR核心技術(shù)為基礎(chǔ)，為客戶提供性能優(yōu)異的定制化panel和建庫(kù)試劑，完美兼容華大智造測(cè)序儀和自動(dòng)化平臺(tái)，有助于將靶向測(cè)序應(yīng)用于包括耐藥結(jié)核防治在內(nèi)的精準(zhǔn)醫(yī)療、藥品研發(fā)、食品安全、農(nóng)業(yè)等多個(gè)領(lǐng)域。

圖2. ATOPlex多重PCR靶向建庫(kù)技術(shù)原理

靶向測(cè)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(cè)序技術(shù)，靶向測(cè)序技術(shù)只需針對(duì)性地富集感興趣的區(qū)域，在提高測(cè)序通量的同時(shí)，也能大大降低數(shù)據(jù)儲(chǔ)存成本。雖然，高通量測(cè)序技術(shù)與傳統(tǒng)的分子檢測(cè)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(cè)序技術(shù)用于多耐藥基因和變異、多病原體檢測(cè)時(shí)，臨床成本效益將大幅提高8。

關(guān)鍵詞：靈敏

由于靶向測(cè)序技術(shù)會(huì)針對(duì)目標(biāo)基因片段進(jìn)行富集操作，因此它提供更高的檢測(cè)靈敏性，無(wú)需培養(yǎng)，可直接從臨床各類型的體液樣本中進(jìn)行提取檢測(cè)，大大節(jié)約了時(shí)間成本。

關(guān)鍵詞：靈活和可擴(kuò)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(guò)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(guò)24個(gè)，且隨著收集數(shù)據(jù)的不斷擴(kuò)大和完善，這個(gè)數(shù)字還將持續(xù)增加！這就不得不提靶向測(cè)序技術(shù)的另一個(gè)優(yōu)勢(shì)：靈活和可擴(kuò)展。靶向測(cè)序技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)根據(jù)目標(biāo)區(qū)域設(shè)計(jì)、調(diào)整和補(bǔ)充引物，實(shí)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(cè)手段所不能望其項(xiàng)背的。

我國(guó)是耐藥結(jié)核發(fā)病大國(guó)，我國(guó)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(xué)、結(jié)核分枝桿菌遺傳多樣性方面的研究。靶向測(cè)序技術(shù)高效、靈敏、全面的優(yōu)勢(shì)能夠幫助快速建立我國(guó)結(jié)核分枝桿菌耐藥突變目錄，為耐藥結(jié)核防治提供強(qiáng)大的工具支撐。

華大智造秉承“創(chuàng)新智造引領(lǐng)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(cè)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(kù)試劑和測(cè)序的相關(guān)產(chǎn)品，即將上市，敬請(qǐng)期待！

參考文獻(xiàn)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(guó)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.