Ici, nous présentons une méthode de puce à ADN pour identifier les espèces de Mycobacterium , ce qui améliorera la précision du diagnostic et l’efficacité des maladies associées à des fins cliniques.
Article de méthode
Ici, nous présentons une méthode de puce à ADN pour identifier les espèces de Mycobacterium , ce qui améliorera la précision du diagnostic et l’efficacité des maladies associées à des fins cliniques.
Cette étude présente une méthode de puce à ADN conçue pour l’identification précise des espèces de Mycobacterium . En s’appuyant sur les principes de l’amplification et de l’hybridation de la PCR asymétrique, cette méthode cible 17 mycobactéries courantes, y compris celles du complexe Mycobacterium tuberculosis et diverses mycobactéries non tuberculeuses. Il est applicable à un large éventail d’échantillons cliniques tels que les expectorations, le pus, le liquide de lavage broncho-alvéolaire, le liquide céphalo-rachidien et le liquide de ponction de patients suspectés de maladies mycobactériennes. Le test consiste à amplifier les séquences cibles du génome de Mycobacterium par PCR asymétrique, suivie d’une hybridation avec les sondes de la puce de la puce à puce. La disposition unique de la sonde (répétée 5x dans une puce à 12 rangées x 10 colonnes) et l’utilisation de sondes de contrôle améliorent sa fiabilité. Les essais cliniques portant sur 1 724 échantillons ont démontré des performances élevées. La méthode a atteint une spécificité clinique, une sensibilité et une concordance globale de 100 % par rapport aux résultats de séquençage, à l’exception de deux rares échantillons mycobactériens non tuberculeux au-delà de son champ de détection. Cette méthode de puce à ADN offre une amélioration significative par rapport aux techniques de diagnostic traditionnelles, raccourcissant le temps de diagnostic et fournissant une détection plus complète, ayant ainsi un grand potentiel dans le diagnostic et la gestion des maladies mycobactériennes.
Mycobacterium, un genre de bactéries, englobe un groupe diversifié d’organismes ayant des implications importantes pour la santé humaine et animale. Mycobacterium tuberculosis, l’agent causal de la tuberculose (TB), est un fléau de longue date pour la santé mondiale. Malgré des décennies d’efforts en matière de prévention et de traitement, la tuberculose reste une menace majeure pour la santé publique, responsable d’un nombre stupéfiant de décès annuels et de nouvelles infections dans le monde 1,2. Les mycobactéries non tuberculeuses (MNT) sont également de plus en plus reconnues comme des agents pathogènes importants, en particulier dans des populations de patients et des environnements spécifiques.
L’identification précise des espèces de Mycobacterium est la pierre angulaire d’une gestion efficace de la maladie 3,4. Les méthodes de diagnostic traditionnelles ont des limites inhérentes. Les techniques basées sur la culture, qui ont toujours été utilisées, sont notoirement chronophages. Le processus d’isolement et de culture des mycobactéries peut prendre des semaines ou des mois, au cours desquels les patients peuvent constater une progression de la maladie et une transmission potentielle à d’autres. De plus, certaines espèces mycobactériennes sont extrêmement difficiles à cultiver, ce qui entraîne des résultats faussement négatifs et un traitement retardé ou incorrect 5,6.
La coloration acido-résistante, une autre méthode couramment utilisée, peut identifier les mycobactéries en fonction de leurs propriétés uniques de paroi cellulaire qui résistent à la décoloration. Cependant, il n’a pas la spécificité nécessaire pour distinguer les différentes espèces de Mycobacterium , ne fournissant qu’une indication générale de la présence mycobactérienne7. Des méthodes moléculaires telles que la réaction en chaîne par polymérase (PCR) sont apparues comme des alternatives pour surmonter certains de ces inconvénients. La PCR peut détecter l’ADN mycobactérien plus rapidement que les méthodes de culture, ce qui permet un diagnostic plus rapide. Cependant, les tests PCR conventionnels ciblent généralement un nombre limité de gènes et peuvent ne pas offrir une identification complète des espèces, en particulier lorsqu’il s’agit d’espèces de Mycobacterium 5 étroitement apparentées.
La technologie des microréseaux d’ADN a révolutionné les domaines de la microbiologie et du diagnostic. Il offre la possibilité d’analyser simultanément plusieurs cibles génétiques, offrant une vue plus complète et détaillée de la population microbienne 8,9. Des recherches récentes dans ce domaine ont mis en lumière le potentiel et l’importance des techniques moléculaires avancées pour l’identification des mycobactéries. Par exemple, une étude de Wang et al.10 a démontré la sensibilité et la spécificité accrues d’une puce à ADN modifiée pour détecter des espèces rares de Mycobacterium dans un cadre clinique. Leurs résultats ont souligné la valeur de l’optimisation continue de la technologie des microréseaux. Une autre étude menée par Wang et ses collèguess’estconcentrée sur l’intégration des données des puces à ADN avec les résultats cliniques chez les patients atteints de tuberculose. Les résultats ont donné un aperçu de la valeur pronostique d’une identification précise des espèces de Mycobacterium et du potentiel de la médecine personnalisée.
Principe de test
Ce kit utilise la technologie des puces à ADN, combinée à l’amplification et à l’hybridation de la réaction en chaîne par polymérase asymétrique (PCR), pour l’identification des espèces de Mycobacterium . Le kit comprend une puce d’identification des espèces de Mycobacterium et des réactifs d’amplification PCR asymétriques. La puce est fixée avec des sondes spécifiques à l’espèce pour la détection et l’identification des espèces de Mycobacterium . Les cibles de détection comprennent 17 espèces ou groupes cliniquement communs, tels que le complexe Mycobacterium tuberculosis , Mycobacterium intracellulare, Mycobacterium avium, Mycobacterium gordonae, Mycobacterium kansasii, Mycobacterium fortuitum, Mycobacterium scrofulaceum, Mycobacterium flavescens, Mycobacterium terrae, Mycobacterium chelonae et Mycobacterium abscessus, Mycobacterium phlei, Mycobacterium nonchromogenicum, Mycobacterium marinum et Mycobacterium ulcerans, Mycobacterium aurum, Mycobacterium szulgai et Mycobacterium malmoense, Mycobacterium xenopi et Mycobacterium smegmatis.
La détection de ces 17 espèces de Mycobacterium est essentielle pour un diagnostic clinique précis et une prise en charge personnalisée des patients. Le complexe Mycobacterium tuberculosis (CMTB) est prioritaire en raison de son rôle dans la tuberculose, nécessitant un isolement immédiat et une multithérapie pour freiner la transmission et lutter contre la résistance aux médicaments. Les espèces du complexe Mycobacterium avium-intracellulare (MAC), telles que M. avium et M. intracellulare, affectent principalement les personnes immunodéprimées (p. ex., VIH/sida) ou celles atteintes d’une maladie pulmonaire chronique, nécessitant des régimes prolongés à base de macrolides. Les mycobactéries à croissance rapide (RGM) comme M. abscessus et M. fortuitum sont connues pour leur résistance aux antibiotiques et provoquent souvent de graves infections de la peau, des tissus mous ou des poumons, nécessitant des combinaisons agressives de chirurgie et d’antibiotiques ciblés (par exemple, amikacine, macrolides). Les espèces environnementales telles que M. gordonae ou M. smegmatis sont des contaminants fréquents, mais peuvent provoquer des infections opportunistes dans des contextes spécifiques, nécessitant une corrélation clinique minutieuse pour éviter un traitement inutile. Les agents pathogènes comme M. marinum (associé à l’exposition aquatique) et M. ulcerans (causant l’ulcère de Buruli) ont des niches épidémiologiques distinctes, guidant l’évaluation des antécédents d’exposition. Des espèces rares, mais cliniquement pertinentes (p. ex. M. szulgai, M. malmoense) imitent la tuberculose et nécessitent des schémas thérapeutiques spécifiques à l’espèce. Une identification précise est primordiale, car la durée du traitement, le choix des médicaments (par exemple, la sensibilité à la rifampicine chez M. kansasii par rapport à la résistance intrinsèque dans les MNT) et le pronostic varient considérablement. Le diagnostic moléculaire et les tests de sensibilité aux antimicrobiens sont essentiels pour optimiser les résultats, en particulier dans les populations immunodéprimées ou les infections complexes.
Tout d’abord, les séquences cibles du génome de Mycobacterium sont amplifiées par PCR asymétrique. Ensuite, les produits amplifiés sont hybridés avec les sondes sur la puce. Si la mycobactérie cible est présente dans l’échantillon, les produits amplifiés se lieront spécifiquement aux sondes correspondantes sur la puce. Enfin, en scannant les signaux d’hybridation sur la puce, l’espèce de Mycobacterium dans l’échantillon peut être déterminée.
À l’aide de la technologie de micro-array de puce génétique, des sondes spécifiques pour la détection des gènes susmentionnés et diverses sondes de contrôle sont fixées sur le substrat. Chaque sonde de détection et sonde de contrôle est répétée 5 fois, formant une micropuce de 12 rangées x 10 colonnes. La disposition des sondes est illustrée à la figure 1. Chaque puce contient quatre microréseaux identiques, et chaque microréseau peut détecter un échantillon.
Accès restreint. Veuillez vous connecter ou commencer un essai pour afficher ce contenu.
Cette étude a été approuvée par le comité d’éthique du premier hôpital de Quanzhou affilié à l’Université médicale du Fujian (approbation n° 2024-K035). Le consentement éclairé de tous les patients a été obtenu avant le prélèvement des échantillons cliniques. Les patients ont été informés de l’objectif de l’étude, des procédures à suivre et de leur droit de se retirer à tout moment sans affecter leurs soins médicaux.
1. Exigences en matière d’échantillons
REMARQUE : Lorsque vous prélevez des échantillons de patients atteints de tuberculose et de mycobactéries non tuberculeuses (MNT) cliniquement suspectées pour des tests avec ce kit, suivez ces étapes :
2. Préparation de l’expérience
3. Préparation des instruments et du matériel
4. Extraction des acides nucléiques
REMARQUE : Effectuez l’opération dans la zone de préparation de l’échantillon et suivez ces étapes :
5. Amplification par PCR
6. Hybridation des puces
REMARQUE : Avant la fin de la réaction d’amplification de la PCR, effectuez les opérations suivantes :
7. Balayage des puces et interprétation des résultats
REMARQUE : Utilisez le scanner de puces de microarray et le logiciel correspondant pour lire les signaux et interpréter les résultats. Consultez également le Tableau 1 pour connaître les résultats anormaux et le dépannage. Suivez ces étapes pour l’utiliser (reportez-vous aux manuels d’utilisation du scanner et du logiciel).
Accès restreint. Veuillez vous connecter ou commencer un essai pour afficher ce contenu.
Des résultats positifs
Pour les sondes du genre Mycobacterium (contrôle interne, CI) et de Mycobacterium tuberculosis, leurs valeurs de résultat positives sont déterminées par la méthode ROC (Receiver Operating Characteristic). Pour les sondes utilisées pour détecter les 16 autres MNT, leurs valeurs de résultat positives sont déterminées par la méthode du percentile.
Contrôle qualité expérimental
Le résultat de détection du produit témo...
Accès restreint. Veuillez vous connecter ou commencer un essai pour afficher ce contenu.
La méthode de la puce à ADN présentée dans cet article permet de détecter directement les acides nucléiques dans les échantillons cliniques (y compris les expectorations, le pus, le liquide de lavage broncho-alvéolaire, le liquide céphalo-rachidien et le liquide de ponction) chez les patients suspectés d’avoir la tuberculose et la mycobactériose non tuberculeuse et peut raccourcir considérablement le temps nécessaire pour confirmer le diagnostic. La méthode de la puce à ADN présentée dan...
Accès restreint. Veuillez vous connecter ou commencer un essai pour afficher ce contenu.
Les auteurs n’ont aucun conflit d’intérêts à divulguer.
Ce travail a été soutenu par le projet de la Fondation provinciale des sciences naturelles du Fujian (2024J011521) et le projet de plan scientifique et technologique de Quanzhou (2024NY006).
Accès restreint. Veuillez vous connecter ou commencer un essai pour afficher ce contenu.
| Nom | Entreprise | Numéro de catalogue | Commentaires |
|---|---|---|---|
| Chlorure de sodium injectable à 0,9 % (NaCl) | FuZhou HAIWANGFUYAO | H35020289 | |
| Appareils d’amplification d’Applied Biosystems | Thermo Fisher Scientific | Thermocycleur Veriti à 96 puits | |
| CapitalBio LuxScan10K/B | CapitalBio | LuxScan10K/B | |
| CapitalBio SlideWasher 24 ; | CapitalBio | SlideWasher 24 ; | |
| ; Centrifugeuse ; | Eppendorf | 5424R | MaX.speed 15000 min-1 |
| Tampon d’hybridation | |||
| Puce et couvercle de la puce à gènes HybSet | |||
| Kit d’identification des espèces de Mycobacterium | CapitalBio | 301030 | |
| Contrôles négatifs, contrôles positifs | |||
| Extracteur d’acide nucléique | TIANLONG | GeneRotex 96 | |
| Réactif d’amplification PCR | |||
| Tampon phosphate pH 6,8 | ShangHai yuanye Bio-Technology | Référence R20029-10 | |
| Pipettes et pointes | Thermo Scientific | 0,1 à 10 &mu ; L, 2 - 20 &mu ; L, et 20 - 200 &mu ; L, 100-1000 &mu ; L | |
| qEx-DNA/RNA Kit d’extraction ou de purification d’acides nucléiques | TIANLONG | qEx-ADN/ARN | |
| SDS | CapitalBio | 441060 | |
| Hydroxyde de sodium (NaOH) | XILONGS ; Scientifique | Référence : XK13-011-00027 | |
| SSC | CapitalBio | 441050 | |
| bain-marie thermostatique | SURUI | HH-W600 |
Accès restreint. Veuillez vous connecter ou commencer un essai pour afficher ce contenu.
Demander l’autorisation de réutiliser le texte ou les figures de cet article JoVE
Demander une autorisation