学术成果|GBIMToF-1000实现儿童呼吸道病原体快速检测

2023-10-19

近日,首都医科大学附属北京朝阳医院和华大吉比爱联合在SCI期刊Microbiology Spectrum上发表了题为“A sensitive mass spectrometry-based method to identify common respiratory pathogens in children”的研究论文。本研究使用基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱方法(MALDI-TOF MS)在7小时内同时鉴定18种儿童常见呼吸道病原体,该方法可以为诊断呼吸道感染提供准确的病原学诊断,为常见呼吸道病原体的检测提供更高效、经济、准确的方法。本研究所使用的MALDI-TOF MS仪器、软件和试剂均来自于北京华大吉比爱生物技术有限公司。


本次学术成果是华大吉比爱GBIMToF-1000助力临床科研的又一体现。不同于RT-PCR ,GBIMToF-1000不受荧光通道限制,单孔可检测几十个基因位点,相对单个位点检测成本更低、检测时间更快;而相较于基因测序,GBIMToF-1000更简捷高效且无需复杂数据分析即可获知基因型。此外,华大吉比爱凭借多年质谱研发经验,可提供定制化科研项目满足临床科研最新需求。




背景  

急性呼吸道感染(ARTIs)由多种病原体感染引起,ARTIs已成为全世界5岁以下儿童发病和死亡的主要原因,每年造成400万人死亡。目前,检测和诊断ARTIs常用的方法存在一定局限性,如培养鉴定法耗时长、操作复杂;PCR和微阵列方法通量不足;高通量测序技术由于测序条件和成本限制了其临床大规模使用。尽早确定病原体对临床决策至关重要,利用MALDI-TOF MS可以方便地检测病原体,有效解决通量、成本、耗时等问题。随着MALDI-TOF MS的技术进步,其可用于精准医学和公共卫生领域。







研究结果



1.常见呼吸道病原体质谱法的建立与优化

本研究用23条引物扩增18种目标病原菌,以GAPDH1和GAPDH2为对照。阳性结果表现为产物峰的出现以及单碱基延伸引物峰的消失或减少。

学术成果|GBIMToF-1000实现儿童呼吸道病原体快速检测


2. 评价CCRP-MS方法的灵敏性和特异性

CCRP-MS即常见呼吸道病原体质谱法,采用本研究方法检出限(LOD)为1~1000copies/μL,检出限如下图:

学术成果|GBIMToF-1000实现儿童呼吸道病原体快速检测

常见呼吸道病原体检测的检测限


(a)SPN,肺炎链球菌;(b) HIN,流感嗜血杆菌;(c) PAE,铜绿假单胞菌;(d) SA,金黄色葡萄球菌;(e) KPN,克雷伯氏菌肺炎;(f) ECO,大肠埃希菌;(g) ABA,鲍曼不动杆菌;(h) MC,卡他莫拉菌;(i)ECL,泄殖腔肠杆菌;(j) SPY,肺炎链球菌;(k) SMA,嗜麦芽窄养单胞菌;(l) RSVA,呼吸道合胞病毒A型;(m) ADVE,E型腺病毒;(n) IFA,流感病毒A型;(o) IFB,流感病毒B型;(p) PIV1,1型副流感病毒;(q) PIV2,2型副流感病毒;(r) PIV3,3型副流感病毒;(s) ADVC, C型腺病毒;(t) RSVB,B型呼吸道合胞病毒;(u) ADVB,b型腺病毒。红色箭头表示单碱基延伸引物峰消失或减弱,绿色箭头表示产物峰出现。


3.CCRP-MS方法的临床验证

采用CCRP-MS和RT-PCR技术对450份临床样本检测18种常见呼吸道病原体并进行分析,两种方法检测结果总体一致率为96% (n = 432),不一致率为4% (n = 18)。对不一致的结果进行测序进一步验证。CCRP-MS和RT-PCR的阳性率分别为84.7%和83.3%。两种检测方法一致性良好[kappa:0.851;95% CI:0.784-0.918]

学术成果|GBIMToF-1000实现儿童呼吸道病原体快速检测

应用CCRP-MS法7小时完成多种病原体检测的工作流程




结论


本研究采用CCRP-MS方法具有显著优势,高灵敏度、特异性优于RT-PCR、高通量、低成本,检测高效,可一次性检测192个样本。本方法具有可扩展性,可根据临床实际需求完成多种病原体的多重检测,有望成为诊断儿童呼吸道病原体的重要工具。




GBIMToF-1000核酸质谱全流程解决方案


GBIMToF-1000是行业内首款获批的双功能(微生物鉴定+核酸分型)飞行时间质谱检测系统,可提供从样本制备、质谱检测到软件分析全流程国产化核酸质谱解决方案,其中包含有MSP-96全自动质谱点样仪、GBIMToF-1000飞行时间质谱仪、NuTyper在线分析软件、核酸质谱DNA&RNA通用试剂、核酸纯化试剂(硅靶芯片、树脂)。GBIMToF-1000核酸质谱解决方案可为临床检验提供全流程服务,还可为最新临床科研需求提供有力技术保障,助力精准医学高速发展。



核酸质谱开展项目




01

遗传性耳聋基因检测

中国人群中最为常见的4个耳聋基因的20个突变位点(GJB2、SLC26A4、GJB3、12sRNA)


02

常见呼吸道病毒联合检测

13种常见呼吸道病毒:乙型流感病毒Yamagata型/Victoria型、副流感病毒1型/2型/3型/4型、H3N2流感病毒、H1N1 流感病毒、呼吸道合胞病毒A亚型/B亚型、新型冠状病毒COVID-19等


03

心血管类药物基因检测

检测与13种心血管药物(华法林、氯吡格雷、硝酸甘油、阿司匹林、他克莫司、利尿钙/钙离子拮抗剂和他汀类药物等)相关的17个基因位点


04

抗结核类药物基因检测

检测与5 种抗结核药物(利福平、异烟肼、乙胺丁醇、吡嗪酰胺、链霉素)相关的26个基因位点


05

抗焦虑药物基因检测

检测与22种抗焦虑药物(阿普唑仑、艾司唑仑、右旋佐匹克隆、扎来普隆、佐匹克隆、唑吡坦、阿莫沙平、依替唑仑等)相关的35个基因位点


06

抗抑郁类药物基因检测

检测与28种抗抑郁类药物(阿戈美拉汀、阿米替林、去甲替林、安非他酮、丙咪嗪、地昔帕明、度洛西汀、多塞平、伏硫西汀等)相关的31个基因位点


07

抗精神类药物基因检测

检测与22种抗精神类药物(阿立呱唑、氨磺必利、奥氮平、布南色林、奋乃静、氟哌啶醇等)相关的39个基因位点


08

抗癫痫/情感稳定剂类药物基因检测

检测与14种抗癫痫/情感稳定剂类药物(卡马西平、氯巴占、氯硝西泮、拉考沙胺、拉莫三嗪等)相关的43个基因位点


已开展检测项目持续更新中