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Helicobacter pylori (H. pylori) ist ein gramnegatives Bakterium, das zwischen der Pylorusschleimhaut und der Submukosa des Magenantrums vorkommt 1,2. Im Jahr 1994 stufte es von der Weltgesundheitsorganisation und der Internationalen Agentur für Krebsforschung (WHO/IARC) als krebserregend der Klasse I ein. Je nachdem, ob sie vakuoläre Zytotoxine A (VacA) und Cytotoxin-verwandte Gene A (CagA) exprimieren, werden sie in zwei Typen unterteilt: Typ I H. pylori Infektion virulenter Stamm: virulenter und schädlicher für Patienten. In engem Zusammenhang mit der Inzidenz von Magen- und Zwölffingerdarmgeschwüren und Magenkrebs handelt es sich bei der Typ-II-Infektion von H. pylori um Stämme mit geringer Virulenz und schwacher Pathogenität, die sich im Allgemeinen als leichte Verdauungsstörungen manifestieren 3,4. Forscher haben herausgefunden, dass die Infektionsrate von Typ I höher ist als die von Typ II, wobei die Infektionsraten von Typ I und Typ II 72,4 % bzw. 27,6 % betragen5. Der schnelle Nachweis von H. pylori-Typen, insbesondere die Unterscheidung zwischen Typ I und Typ II, ist entscheidend für die klinische Behandlung und Prävention von Krankheiten.
Chronische Gastritis, die durch eine H. pylori-Infektion verursacht wird, kann bei infizierten Patienten zu schweren Erkrankungen des Verdauungssystems führen, wie z. B. atrophische Gastritis, Magengeschwüre, Magenadenokarzinom und Mukosa-assoziiertes lymphatisches Gewebe (MALT)-Lymphom 6,7,8. Die Global Burden of Disease Study 2014 prognostiziert, dass ab 2010 jedes Jahr etwa 3,5 Todesfälle pro 100.000 Menschen durch Magengeschwüre verursacht werdenwerden 9. Forschungsberichte ergaben, dass im Jahr 2018 weltweit fast 800.000 neue Fälle von Magenkrebs mit einer H. pylori-Infektion in Verbindung standen10. In den letzten Jahren haben Studien ergeben, dass eine H. pylori-Infektion auch eng mit neurologischen Erkrankungen, Herz-Kreislauf-Erkrankungen, Diabetes usw. zusammenhängt. Die H. pylori-Infektion ist zu einem globalen Problem der öffentlichen Gesundheit geworden. Daher ist der genaue Nachweis einer H. pylori-Infektion wichtig für die Erkennung verwandter Krankheiten. Die Behandlung ist von entscheidender Bedeutung, da der genaue Nachweis von H. pylori zu einem Forschungsschwerpunkt wird.
Da die Infektionsrate von H. pylori in China hoch ist, ist ein rechtzeitiger und genauer Nachweis einer H. pylori-Infektion hilfreich für die Früherkennung und Behandlung und hat eine positive Bedeutung für die Prävention und Behandlung von Magenkrebs. Es gibt verschiedene Methoden zum Nachweis einer H. pylori-Infektion, darunter invasive Methoden wie der Urease-Schnelltest (RUT), die Färbemikroskopie von Gewebeschnitten der Magenschleimhaut, die Endoskopie und der C13- oder C14-Harnstoff-Atemtest. (UBT), H. pylori-Stuhlantigentest (SAT) und andere nicht-invasive Methoden 11,12,13. Diese Nachweismethoden haben gewisse Einschränkungen. Zum Beispiel kann die histologische Untersuchung aufgrund der Qualität und Größe der Biopsieprobe, die an der Biopsiestelle ausgewählt wurde, falsch negative Ergebnisse liefern; Der Atemtest kann durch die kürzliche Einnahme von Antibiotika oder Protonenpumpenhemmern (PPI) und den Einfluss verschiedener Einflussfaktoren beeinflusst werden 11,14,15. Angesichts der Einschränkungen traditioneller Methoden, wie z.B. zeitaufwändiger und unzureichender Sensitivität und Spezifität, hat die Entwicklung von Schnelldiagnosemethoden auf Basis der Quantenpunkt-Immunfluoreszenz (QD-IF) ein großes Anwendungspotenzial im Bereich der Bioassays gezeigt16,17. Bei der QD-IF-Analyse werden Quantenpunkt-Fluoreszenzsonden eingesetzt, um eine spezifische Detektion molekularer Ziele durch spezifische Bindung an molekulare Ziele zu erreichen18,19.
Quantenpunkte sind Halbleiter-Nanopartikel mit einem Radius, der kleiner oder nahe dem Bohr-Exzitonenradius liegt, in der Regel 1 bis 10 nm. Quantenpunkte werden als Fluoreszenzsonden verwendet. Fluoreszenzsignale werden durch Anregung von Quantenpunkten erzeugt, und quantitative Daten werden durch Messung des Geräts gewonnen. Zu seinen Vorteilen gehören ein breites Spektrum an Anregungswellenlängen, schmale Emissionswellenlängen, einstellbare Fluoreszenzgröße, hohe Empfindlichkeit, gute optische Stabilität, lange Fluoreszenzlebensdauer, große Stokes-Verschiebung und hohe Quantenfluoreszenzeffizienz. Quantenpunkte überwinden die Mängel anderer Marker, wie z. B. kurze Lumineszenzzeit, präzise Umgebungsanforderungen, schlechte Wiederholbarkeit, schlechte Stabilität (z. B. Fluoreszenzfarbstoffe), Enzyminaktivierung und geringe Empfindlichkeit. Der Quantenpunkt-Fluoreszenz-Immunoassay kombiniert die Vorteile des Quantenpunkt-Fluoreszenz-Immunoassays und des Biomarker-Fluoreszenz-Immunoassays und bietet die Vorteile der Einfachheit, Schnelligkeit, hohen Spezifität und hohen Sensitivität20,21.
Herkömmliche Diagnoseinstrumente für den Nachweis von H. pylori, einschließlich Bakterienkultur, Harnstoff-Atemtest und serologische Tests, haben ihre eigenen Grenzen. Die Bakterienkultur ist zeitaufwändig und erfordert strenge Laborbedingungen, was aufgrund der anspruchsvollen Wachstumsanforderungen von H. pylori oft zu einer relativ geringen Sensitivität führt. Der Harnstoff-Atemtest kann unter bestimmten Umständen falsch-negative Ergebnisse liefern, wie z. B. bei kürzlichem Einsatz von Antibiotika oder Protonenpumpenhemmern 22,23,24. Serologische Tests können in einigen Fällen nur die vergangene Exposition und nicht den aktuellen Infektionsstatus anzeigen, und es fehlt die Fähigkeit, zwischen verschiedenen Virulenztypen des Erregers zu unterscheiden.
Im Gegensatz dazu hat sich die Quantenpunkt-Immunfluoreszenz-Technologie (QD-IF) als vielversprechende Alternative herausgestellt. QD-IF kombiniert die hervorragenden optischen Eigenschaften von Quantenpunkten, wie z.B. hohe Fluoreszenzintensität, enge Emissionsspektren und gute Photostabilität, mit der Spezifität immunologischer Reaktionen. Dies ermöglicht einen schnellen und sensitiven Nachweis von H. pylori-Antigenen oder Antikörpern in biologischen Proben. Darüber hinaus hat es den einzigartigen Vorteil, dass es in der Lage ist, gleichzeitig den Virulenztyp des infizierenden Stammes zu identifizieren, was mit herkömmlichen Methoden nur schwer erreicht werden kann. Indem sie diese Lücke im Diagnoseprozess schließt, birgt die QD-IF-Technologie ein großes Potenzial, die Art und Weise, wie wir H . pylori-Infektionen diagnostizieren und behandeln, zu revolutionieren und personalisiertere und effektivere medizinische Eingriffe zu ermöglichen.
Insgesamt besteht ein dringender klinischer Bedarf an einer nicht-invasiven, effektiven Diagnosemethode, die die H. pylori-Infektion und ihre Virulenztypen (Typ I und Typ II) gleichzeitig nachweisen kann. Dieser Artikel zielt darauf ab, die QD-IF-Methode zu verwenden, um das Vorhandensein einer H. pylori-Infektion in Gewebeproben zu bewerten und eine schnelle und genaue Methode zum Nachweis von H. pylori-Infektionstypen zu entwickeln. Der schnelle Nachweis einer H. pylori-Infektion und ihrer Virulenztypen ist von großer Bedeutung für die Präzisionsmedizin, die Verbesserung der Behandlungseffekte, die Verringerung des Risikos verwandter Krankheiten und die Vorbeugung von Magenkrebs. Es bietet eine wissenschaftlich-theoretische Grundlage für das klinische Personal, um genaue Methoden zum Nachweis von H. pylori-Infektionen auszuwählen.