Протокол использует неинвазивный отбор образцов кала в сочетании с количественной полимеразной цепной реакцией, чтобы предложить удобный и быстрый метод диагностики инфекции Helicobacter pylori и ее устойчивости к кларитромицину и хинолонам.
Для просмотра этого контента требуется подписка на JoVE. Войдите или начните свой бесплатный пробный период.
Методическая статья
* These authors contributed equally
Протокол использует неинвазивный отбор образцов кала в сочетании с количественной полимеразной цепной реакцией, чтобы предложить удобный и быстрый метод диагностики инфекции Helicobacter pylori и ее устойчивости к кларитромицину и хинолонам.
Helicobacter pylori (H. pylori) широко распространена во всем мире, при этом примерно 50% населения мира имеют в анамнезе инфекцию H. pylori. В Китае уровень заражения колеблется от 40% до 70%. H. pylori в первую очередь связана с желудочно-кишечными заболеваниями, такими как хронический гастрит, язва желудка и двенадцатиперстной кишки. В настоящее время клиническое лечение инфекции H. pylori включает в себя тройную или четверную терапию. Однако широкое использование антибиотиков привело к развитию устойчивости к антибиотикам у H. pylori. Таким образом, обнаружение как H. pylori, так и ее устойчивости к антибиотикам имеет решающее значение для назначения клинического лечения.
Методы диагностики H. pylori включают уреа-дыхательный тест (UBT), тест на антиген, серологический тест на антитела, эндоскопию, экспресс-тест на уреазу (RUT) и бактериальный посев. Хотя первые три метода являются неинвазивными, они не позволяют восстанавливать бактерии и, таким образом, не могут использоваться для тестирования на устойчивость. Последние три метода являются инвазивными, дорогостоящими, требуют высокой технической квалификации и могут причинить вред пациентам.
Таким образом, неинвазивный, быстрый метод одновременного выявления инфекции H. pylori и устойчивости к антибиотикам имеет первостепенное клиническое значение для эффективной эрадикации H. pylori. Целью данной работы является внедрение специального протокола, сочетающего количественную полимеразную цепную реакцию (кПЦР) с технологией флуоресцентного зонда TaqMan для быстрого выявления инфекции H. pylori и устойчивости к антибиотикам. Этот метод обеспечивает удобный, быстрый и неинвазивный способ диагностики инфекции и резистентности H. pylori , в отличие от традиционного бактериального культивирования и других методов. qPCR используется для идентификации инфекции и обнаружения мутаций в генах 23S рРНК и gyrA , которые связаны с устойчивостью к кларитромицину и хинолонам соответственно. По сравнению с традиционными методами культивирования, этот подход предлагает неинвазивный, экономически эффективный и эффективный по времени метод выявления инфекции Helicobacter pylori и определения ее устойчивости к антибиотикам.
Helicobacter pylori – грамотрицательная спиралевидная бактерия, которая может постоянно инфицировать 1-й желудочныйэпителий человека. В 1994 году Всемирная организация здравоохранения классифицировала H. pylori как канцероген группы 1 для рака желудка, при этом у ~3% инфицированных людей в конечном итоге развилось заболевание2. Недавно опубликованный систематический обзор показал, что в последнее десятилетие наблюдалась общая тенденция к повышению устойчивости H. pylori к антибиотикам, которая достигла тревожных уровней во всем мире,особенно резистентность к кларитромицину. В Китае данные последнего обследования показали, что совокупная распространенность H. pylori среди городского населения Китая составляет 27,08%; Показатели резистентности к кларитромицину и левофлоксацину составили 50,83% и 47,17%4, что выше, чем в США (левофлоксацин 37,6%, кларитромицин 31,5%)5и Европе (левофлоксацин 15,8% и кларитромицин 21,4%)6. Следовательно, ранняя и точная диагностика и лечение имеют решающее значение. Тем не менее, растущая устойчивость H. pylori к антибиотикам значительно снижает эффективность лечения, что подчеркивает настоятельную необходимость продолжения исследований в области ее диагностики и лечения.
Методы диагностики H. pylori подразделяются на инвазивные и неинвазивные методы7. Инвазивные методы включают гистопатологическое исследование, экспресс-тест на уреазу (RUT) и бактериальный посев8. Гистопатологическое исследование основано на обработке и микроскопическом наблюдении образцов биопсии, точность которых ограничена гистологической подготовкой и патологоанатомической экспертизой9. RUT обнаруживает H. pylori через активность уреазы, которая гидролизует мочевину с образованием аммиака, что приводит к щелочному сдвигу в реагенте, что указывает на присутствие бактерии9. Это просто и экономически выгодно. Бактериальная культура, считающаяся «золотым стандартом», часто имеет вероятность успеха ниже 50% из-за уникальных физиологических характеристик H. pylori10.
К неинвазивным методам относятся уреа-дыхательный тест (UBT) 13C/14C, серологическая диагностика и анализ кала на антиген (SAT)11. Дыхательный тест работает по принципу, аналогичному принципу RUT, обнаруживая изотопно меченный CO2 в выдыхаемом воздухе для подтверждения инфекции12. Серологический диагноз выявляет антитела, которые могут сохраняться после эрадикации бактерий, что затрудняет оценку эффективности лечения13. Анализ кала на антиген выявляет специфические антигены H. pylori в образцах кала, обеспечивая надежный неинвазивный метод с меньшим процентом ложноположительных результатов и хорошей точностью для диагностики активных инфекций14.
Каждый метод диагностики имеет свои преимущества и ограничения15. Помимо бактериального культивирования, другие методы испытывают трудности с выявлением устойчивости к антибиотикам, в то время как культивирование затруднено низкими показателями успеха16. В последнее время для обнаружения микроорганизмов широко применяются методы молекулярной диагностики, такие как количественная ПЦР в реальном времени (кПЦР)17. Количественная ПЦР позволяет точно обнаруживать H. pylori и анализировать мутации гена резистентности, обеспечивая более полное представление об инфекции18.
Флуоресцентные зонды предназначены для специфического связывания с целевой последовательностью в ДНК в процессе количественной ПЦР. Эти зонды обычно помечены флуоресцентным красителем, который излучает сигнал, когда зонд связывается со своей мишенью, и расщепляется полимеразой во время амплификации. Это обеспечивает измерение процесса ПЦР в режиме реального времени. Флуоресцентные зонды известны своей высокой специфичностью благодаря уникальной конструкции зонда, которая обеспечивает обнаружение только целевой последовательности ДНК, снижая вероятность неспецифического связывания и улучшая специфичность анализа. Это делает технологию флуоресцентных зондов особенно полезной для обнаружения мишеней с низким содержанием, таких как ДНК Helicobacter pylori в образцах стула. Хотя SYBR Green является широко используемым ДНК-связывающим красителем в ПЦР, он может связываться с любой двухцепочечной ДНК, что может привести к неспецифической амплификации и ложноположительным результатам.
Культивирование Helicobacter pylori из клинических образцов не дает данных об устойчивости к антибиотикам напрямую. Напротив, кПЦР на основе флуоресцентных зондов является более быстрой, удобной и может быть адаптирована для одновременного обнаружения H. pylori и маркеров устойчивости к антибиотикам. Этот метод не только дает более быстрые результаты, чем традиционные методы культивирования, но и позволяет одновременно обнаруживать гены устойчивости к антибиотикам, что значительно повышает эффективность и удобство обнаружения. Этот метод обеспечивает удобный, быстрый и неинвазивный способ диагностики инфекции и резистентности H. pylori , в отличие от традиционного бактериального культивирования и других методов.
Существуют два важнейших вопроса, которые необходимо учитывать для устойчивости к антибиотикам H. pylori : 1) постоянство генотипа и фенотипа, 2) множественная лекарственная устойчивость. Крупномасштабное многоцентровое исследование в Китае показало, что модели двойной резистентности к кларитромицину/левофлоксацину составили 26,1%. Фенотипы и генотипы H. pylori, устойчивые к кларитромицину и левофлоксацину, показали удовлетворительное совпадение (коэффициент каппа = 0,810 и 0,782 соответственно)19. Таким образом, целесообразно использовать метод количественной ПЦР для выявления инфекции H. pylori и лекарственной устойчивости. Тест кала на антиген (SAT) и методы количественной ПЦР используются все чаще из-за удобства забора. Чувствительность, специфичность и точность методов обнаружения H. pylori представлены следующим образом: qPCR > UBT > SAT > RUT> CagA IgG > культуре20. Для первичного скрининга подходят все неинвазивные методы. Поскольку кПЦР может дополнительно обнаруживать гены лекарственной устойчивости, кПЦР и культуральное исследование будут более подходящими для руководства лечением.
Другие инновационные подходы, такие как алгоритмы искусственного интеллекта (ИИ) в сочетании с эндоскопическими изображениями21, цифровая микрофлюидика22 и RPA-CRISPR/Cas12a23, теоретически показывают хорошую диагностическую эффективность и многообещающие перспективы применения. Тем не менее, кПЦР в настоящее время является наиболее сложным методом молекулярной биологии, способным обеспечить превосходное решение для диагностики и лечения инфекций, вызванных H. pylori .
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Это исследование соответствует этическим принципам, установленным Комитетом по этике Народной больницы провинции Гуандун Южного медицинского университета, Гуанчжоу, Китай (Одобрение No: KY2024-445-01). Подробную информацию о материалах, использованных в этом исследовании (реактивы, химикаты, оборудование и программное обеспечение), можно найти в Таблице материалов.
1. Отбор участников
2. Забор образцов кала
ПРИМЕЧАНИЕ: Предоставьте участникам раздел 2 в качестве инструкций.
3. Экстракция нуклеиновых кислот
ПРИМЕЧАНИЕ: Выполняйте все процедуры в шкафу биобезопасности, чтобы избежать загрязнения.
4. Количественная ПЦР Обнаружение нуклеиновых кислот Helicobacter pylori и мутаций резистентности к кларитромицину и хинолонам
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Применение количественной ПЦР для выявления инфекции Helicobacter pylori и устойчивости к антибиотикам в образцах кала
Нами были разработаны праймеры и зонды на основе точечных мутаций в консервативных генах Helicobacter pylori, а также в гене 23S рРНК и гене gyrA . Эти праймеры и зонды были помечены различными флуоресцентными красителями, а затем использованы для обнаружения количественной ПЦР. Результаты к...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
В последние годы методы молекулярного детектирования широко применяются в области микробиологии, что значительно изменило клиническое лечение ряда инфекционных заболеваний. Эти методы работают на генетическом уровне, позволяя не только подтвердить присутствие бактерий, но и типировать гены и тестировать устойчивость к антибиотикам. Флуоресцентная количественная ПЦР в реальном времени (кПЦР) становится все более предпочтительной из-за ее короткого времени обработки, высокой чувствительнос...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Авторы заявляют, что у них нет конкурирующих интересов.
Это исследование было профинансировано Исследовательским фондом передовых талантов Народной больницы провинции Гуандун [Грант No. KY012023293]. Эта работа была поддержана компанией Jiangsu Mole Bioscience Co. Спонсоры не играли никакой роли в дизайне исследования, сборе и анализе данных, принятии решения о публикации или подготовке рукописи.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
| Имя | Компания | Каталожный номер | Комментарии |
|---|---|---|---|
| BSC-1500IIA2-X | BIOBASE | SEDA | Шкаф биобезопасности |
| Одноразовая пробирка для сбора и хранения кала | Моль | Сбор образцов кала | |
| E-центрифуга | WEALTEC | Центрифуга остаточная жидкость со стенки пробирки | |
| Нуклеиновая кислота Helicobacter pylori, кларитромицин и набор для обнаружения мутаций резистентности к хинолонам Моль | Выявление инфекции Helicobacter pylori и устойчивости к антибиотикам; лиофилизированный реагент H. pylori (содержащий праймеры, зонды, Taq-полимеразу, фермент UNG, dNTP и т.д.), положительный контроль на H. pylori (содержащий Helicobacter pylori и гены-мишени β-актина человека) и отрицательный контроль на H. pylori (содержащий гены-мишени β-актина человека) | ||
| Mole 96M автоматизированный экстрактор нуклеиновых кислот | Mole | For DNA Extraction | |
| Набор для экстракции нуклеиновых кислот | Mole | To extract нуклеиновой кислоты; содержит буфер для лизиса (соль гуанидина, трис гидроксиметиламинометан, Tween-20, хлорид натрия), Wash Buffer 1 (хлорид натрия), Wash Buffer 2 (трис гидроксиметиламинометан, Tween-20), Wash Buffer 3 (магнитные шарики, Tween-20), Wash Buffer 4 (вода без нуклеазы) и Elution Buffer (трис гидроксиметиламинометан), а также полностью | |
| автоматическую систему медицинского анализа ПЦР SLAN на магнитной стойке SLAN | HONGSHI | Анализ данных | |
| SLAN-96S Машина для ПЦР в реальном времени | HONGSHI | Флуоресцентная количественная ПЦР-амплификация | |
| Сверхнизкотемпературные морозильные аппараты (DW-YL450) | MELING | SEDA | 20172220091-20 ° С для хранения реактивов |
| Vortex-5 | Kylin-bell | Для смешивания реактивов |
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.