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【专题笔谈】基于舌拭子的结核分枝杆菌复合群核酸检测方法在肺结核诊断和筛查中的应用前景与挑战


导读:如果基于舌拭子的结核分枝杆菌复合群核酸检测工具应用于筛查而非诊断目的,一方面需要进一步简化每个环节的操作步骤,减少复杂设备的依赖,尽量达到即时检测的便捷程度,如可考虑结合扩增效率更高的环介导恒温扩增等,以便发挥在基层卫生机构主动筛查时即时采样即时检测的作用。

结核病仍然是全球面临的重大公共卫生问题。病原学检查是诊断结核病的重要手段,然而,部分疑似肺结核患者早期无痰或者难以获取合格痰标本,导致基于痰标本检测的实验室手段不能充分发挥作用。与此同时,基于口腔拭子、血液、尿液和体液等非痰标本的检查方法已成为结核病实验室诊断研发的热点。笔者就舌拭子在结核病诊断与筛查中的研究现状、存在的问题和挑战,以及需要关注的问题等进行系统分析,以期为相关技术优化、多场景应用试点等提供参考。

 

关键词: 结核,肺;诊断;舌拭子;总结性报告

 

结核病仍是全球重大公共卫生问题,早期诊断患者是阻断传播的关键措施。肺结核患者诊断主要依赖痰标本进行病原学检查,但某些人群如儿童、免疫抑制人群等常常无法自行咳出痰液或无法获得诱导痰,进而影响了接受病原学检查的可及性,造成诊断延误或漏诊。除了被动发现外,主动筛查是另一患者发现措施。2024年11月国家疾病预防控制局联合国家卫生健康委员会等九部委印发的《全国结核病防治规划 (2024—2030年) 》已明确要求进一步加大社区结核病重点人群、重点场所和高疫情地区的主动筛查力度,提高发现水平。需要注意的是,主动筛查人群不同于常规因症就诊人群,受筛查的人群往往是健康人群或无症状/症状很轻的疑似患者,获得合格痰标本难度更加凸显;而从生物安全角度考虑,集中筛查时自然咳嗽、咳痰的风险也会更高。基于以上需求,亟需出现基于非痰液的标本及配套检测方法。

既往针对多种非痰标本进行了研究,如唾液、咳嗽气溶胶、口腔拭子、口腔冲洗液、牙菌斑、舌拭子、口罩采样样本、呼出气体及粪便等。检测的标志物可以分为脱氧核糖核酸、核糖核酸、炎症相关标志物、抗原-抗体、挥发性和非挥发性化合物、微生物组及微生物群等。鉴定的生物标志物既有来源于宿主,也有来源于病原体。这些非痰液标本中,舌拭子结合结核分枝杆菌复合群核酸检测技术展现出较高的敏感度和无创性等特点,因此受到关注。为了回答舌拭子在不同应用场景中的应用效果、影响舌拭子效果的因素和环节、应用舌拭子还需要重点关注和解决哪些问题等,笔者回顾了基于舌拭子的结核分枝杆菌复合群核酸检测方法的研究进展、局限性及存在问题,以期为相关技术优化、多场景应用试点等提供参考。

 

 

1、基于舌拭子的结核分枝杆菌复合群核酸检测方法用于结核病诊断和筛查的研究进展

(一) 舌拭子应用于结核病诊断的准确性

舌背因表面结构粗糙,可能更有利于截留活动性结核病患者在正常呼气、咳嗽及排痰过程中经口腔排出的结核分枝杆菌,因此,可使用常规或专用拭子采集样本并对拭子进行处理和提取核酸,经扩增检测结核分枝杆菌复合群核酸。国内外已开展了较多研究,但各研究的拭子采样部位、拭子类型和后续使用的扩增方法等均存在很大差异。一项系统综述显示,口腔拭子在成人应用的敏感度范围为36%~91%,在儿童应用的敏感度范围为5%~42%。特异度范围为66%~100%,且大部分研究的特异度在90%以上。但由于纳入研究的样本及方法的异质性大,未进行Meta分析。一项针对上呼吸道样本进行的系统综述通过Meta分析显示,口腔拭子检测结核分枝杆菌复合群的总敏感度为57%,特异度为91%。另一项研究的Meta分析显示,口腔拭子在肺结核患者中诊断的总敏感度为67%,特异度为95%。由于针对儿童和HIV阳性患者的研究数量少,未对这两类亚组人群的准确性进行Meta分析。该研究还进一步分析了不同细菌载量对于结果的影响,发现在涂阳和涂阴患者中敏感度分别为58%和30%。总体来看,相比于成人的研究,针对儿童和免疫抑制人群如HIV感染者的舌拭子应用的研究仍较少,两项研究显示敏感度在儿童中仅为20%和40%,而在HIV感染者中的敏感度仅为39%。

 

(二) 影响舌拭子应用效果的因素

舌拭子的应用效果除受到疾病部位、病程所处阶段、应用人群、体内细菌载量等影响外,还受到很多技术环节的影响,如拭子材质、采集时间和条件 (不咳嗽/咳嗽前采集或咳嗽后采集,饮食前后)、采集频率和数量、采集部位、采集方法 (自采或经过培训的人员辅助采集)、采集地点 (居家分散或集中采集)、拭子保存 (使用保存液与否、保存液种类、保存时间) 与转运 (温度)、拭子处理及核酸提取、后续使用的检测方法 (如Xpert MTB/RIF、Xpert Ultra、荧光探针PCR方法、环介导等温扩增等)、单检或混检、检测流程与策略 (集中检测或即时检测)、结果报告流程及效率、相关人员的接受性、生物安全等。

有研究显示,相比于其他拭子,植绒拭子可以增加舌背微生物的富集,但也有研究对比发现Copan FLOQSWAB植绒拭子和Steripack纺丝聚酯拭子结果并无差异。后面这项研究还对比分析了连续采集几份舌拭子时的细菌定量结果,其中第一份舌拭子可以检测到107个IS6110拷贝数,但连续采集4份拭子时,后面几份舌拭子的IS6110拷贝数则呈下降趋势。该项研究还发现,95 ℃下加热10 min可以灭活拭子中舌背基质中的核酸酶及结核分枝杆菌,既降低了核酸酶对DNA的降解,也降低了生物安全方面的风险。加热后结合玻璃珠研磨破壁,可省去耗时的DNA提取步骤,从而降低成本、减少耗材使用、简化操作步骤、缩短周转时间等。另一项研究也对比分析不同处理方法的最低检测限、敏感度、特异度等,处理方法包括1份或2份舌拭子分别经Xpert Ultra配套的样本处理试剂、1份舌拭子进行煮沸后再加入Xpert Ultra处理试剂,结果显示,2份拭子加入配套样本处理试剂的方法接近于基于痰标本检测的Xpert Ultra的最低检测限。一项对巴西羁押人员进行的大规模结核病筛查的研究中,当每人连续采集2份舌拭子时,敏感度达到51%,在痰标本Xpert Ultra半定量结果显示结核分枝杆菌载菌量为极低/低至高的患者中,使用舌拭子的敏感度为38%~90%。在南非开展的一项研究则显示舌拭子比脸颊或牙龈拭子更加灵敏,植绒拭子比纸拭子表现更好。当每位受试者采集2份舌拭子时,以痰液标本Xpert MTB/RIF为参考时,敏感度可达到93%,若以综合实验室结果为参考,1份痰标本和2份舌拭子进行Xpert MTB/RIF检测的效能基本相同。也有一些研究尝试对舌拭子样本进行离心浓缩,或使用序列特异性磁珠捕获法来浓缩结核分枝杆菌或其释放的DNA,两种方法都取得了较好的效果。还有一项研究则比较了用Xpert Ultra样本处理试剂混合不同浓度的Tris-EDTA-Tween (TET) 溶液处理未加保存液的舌拭子、TET结合热灭活 (95 ℃,10 min) 方法、单独使用样本处理试剂处理舌拭子对结果的影响,结果显示,拭子经Xpert Ultra样本处理试剂与TET (体积比为2∶1) 的混合液处理后再检测可提高结核分枝杆菌和利福平耐药的最低检测限,且无需加热等操作步骤。另一项研究评估了拭子采集后不加缓冲液的干式保存方式的影响,发现结合简化的样本处理步骤在Xpert Ultra和Truenat MTB Ultima两个检测平台均取得了较好的效果。对于患者和卫生工作者而言,保存运输干式舌拭子可能更加方便,尤其是在社区 (非临床) 场景中更加便利。还有一项研究使用简化的热煮沸裂解代替复杂DNA提取程序,发现舌拭子中的结核分枝杆菌在不使用DNA提取或纯化步骤的情况下,从舌拭子中检测结核分枝杆菌也是可行的。生物安全方面,最近的一项研究结果显示,舌拭子样本经过培养后可以分离到活的分枝杆菌,这也给舌拭子采集时产生的生物安全风险和交叉感染带来新的顾虑。

2、既往研究的局限性和不足

(一) 研究应用场景主要集中于成人肺结核可疑症状者,获得的准确性不适宜直接外推至其他人群

既往研究纳入对象大多数为成人肺结核可疑症状者,且以痰标本检测结果为参考标准。而舌拭子解决的重点问题是无法提供痰标本的对象,如儿童、免疫抑制人群、无症状结核病患者等,但仅有少数几个研究针对这些人群开展。既往研究中依赖痰标本的对照设计可能导致对舌拭子真实性能的高估或低估,未来需结合更严格的临床综合诊断标准 (如影像学检查、免疫学检测、病原学检测等联合判断) 进行验证。

考虑到舌拭子可由非专业人员采集或自行采集,对于很多无法自然咳痰的患者或人群通过针对舌拭子开展后续的结核分枝杆菌复合群核酸检测,提高检测的可行性和可及性,因此,可在筛查时发挥作用。一项在结核病患者家庭密切接触者中使用痰液标本和舌拭子联合居家即时检测方法的接受度和可行性分析研究显示,85%的家庭密切接触者更愿意接受居家检测,且全部提供了舌拭子;对比而言,仅有17%的家庭密切接触者能够提供痰标本。所有标本使用Xpert Edge仪器进行了Xpert Ultra的居家检测,舌拭子和痰标本两种样本的有效结果均在96%以上。但主动筛查时的人群区别于因症状而主动就诊的人群,大部分接受筛查人群是健康、处于疾病早期的无症状、症状轻微患者,因此,细菌载量会很低。可见,在主动就诊的肺结核可疑症状者中获得的研究数据并不能直接外推至主动筛查人群。

(二) 从拭子采集到核酸检测方法各环节差异很大,提示需要进一步优化技术环节

既往研究显示,基于舌拭子的结核分枝杆菌核酸检测方法诊断效能差异较大,主要原因在于研究人群差异、拭子材质 (如植绒拭子、纺丝聚酯拭子)、采集部位及数量、保存条件、处理流程、检测平台等环节差异很大,因此,需要开展更多涵盖明确的特定使用人群-拭子采集-核酸提取-结核分枝杆菌核酸扩增作为一体化的流程的研究,从而更全面地了解基于舌拭子的结核分枝杆菌复合群核酸检测方法的效能。

(三) 缺少基于舌拭子的结核分枝杆菌复合群核酸检测方法的经济学和可行性评价数据

使用基于舌拭子的结核分枝杆菌复合群核酸检测方法可以增加无痰患者的病原学检测可及性,提高结核病患者尤其是早期病例的诊断准确性,但成本效益需要量化。与现有诊断方法和策略[如基于痰标本的结核分枝杆菌复合群核酸检测、培养、其他非痰标本的检测 (如HIV感染人群中应用侧流尿脂阿拉伯甘露聚糖等) ]相比,应用于不同人群和场景时针对成本效益、可行性的研究仍然缺乏,而成本效益是政策采用的关键决定因素之一。

3、未来展望

根据《全国结核病防治规划 (2024—2030年) 》,结核分枝杆菌分子生物学病原学检查应作为肺结核可疑症状者的首诊检查方法,且考虑到主动筛查的需求,为了增加病原学检测技术的可及性,以舌拭子为代表的基于非痰标本的检测方法将发挥一定作用。但需要强调的是,舌拭子应作为无法自然咳痰或诱导痰患者的补充样本,在有症状的主动就诊患者中无需替代痰标本采集,仍应强调痰标本采集的重要性。在特定无法获取痰标本的人群或主动筛查 (主动筛查人群往往是处于疾病早期或无症状) 时可作为病原学检查的主要检测标本,但考虑到基于舌拭子的结核分枝杆菌复合群核酸检测方法的效能差异较大,仍需继续改进和进一步研究。

(一) 改进优化基于舌拭子的结核分枝杆菌复合群检测技术,提升诊断和筛查效果

世界卫生组织于2024年制定了结核病及耐药检测产品的最低和最佳指标,虽个别研究结果显示研究的方法已经达到该文件中制定的基于非痰标本检测的最低敏感度 (如对于低复杂程度检测试剂最低要求为80%,即时检测技术最低要求为65%,类即时检测技术要求则为75%) 和特异度 (>98%) 的指标,但其他大部分舌拭子研究的结果并未达到,未来需要通过优化前文中描述的影响舌拭子准确性的各个环节最终形成一个整体的检测流程,进一步提升其敏感度和特异度来达到世界卫生组织设定的最低目标甚至是最佳目标 (敏感度达到≥95%,特异度达到>98%),尤其是对体内细菌载量低的患者。

如果基于舌拭子的结核分枝杆菌复合群核酸检测工具应用于筛查而非诊断目的,一方面需要进一步简化每个环节的操作步骤,减少复杂设备的依赖,尽量达到即时检测的便捷程度,如可考虑结合扩增效率更高的环介导恒温扩增等,以便发挥在基层卫生机构主动筛查时即时采样即时检测的作用;另一方面可尝试通过探索结果判读的cut-off值 (如选取不同的Ct值) 提升敏感度,以便筛出更多的可疑患者进一步诊断和鉴别。

(二) 加快相关产品注册,确保可以落地应用

目前获得国内注册的结核分枝杆菌复合群核酸检测产品均是针对疑似肺结核患者的痰标本为检测对象。而痰标本的处理及核酸提取程序不能完全适用于舌拭子的处理程序,因此,需要单独进行性能评估和验证。我国已有一些以舌拭子为检测对象的结核分枝杆菌复合群核酸检测产品,既有结合高通量核酸检测的舌拭子产品,也有基于即时检测方法的舌拭子产品,且一款产品在结核病医院场景下用于肺结核可疑症状者人群时表现出较好的敏感度和特异度,但目前均未获得国家药品监督管理局注册,因此,需要加快临床验证和注册步伐,以便应用于预期的场景。但需注意的是,即使注册后,当预期用途不同时,如应用于筛查而不是诊断目的,考虑到应用人群的结核分枝杆菌载量会较少,需全面考虑产品的局限性。

(三) 开展试点前瞻性研究,多维度评估基于舌拭子的结核分枝杆菌复合群检测技术在不同场景下的效果

鉴于既往很多研究是基于小样本量针对成人肺结核可疑症状者和健康人群的病例对照研究,可能会过高估计舌拭子本身的敏感度,因此,应继续开展针对不同人群 (如无症状患者、儿童、HIV感染者等特殊人群)、场景 (医疗机构门诊疑似患者、医疗机构住院疑似患者、定点医疗机构或专科医院疑似患者、高风险人群筛查、基于社区的人群筛查等) 的多中心研究,评估基于舌拭子的结核分枝杆菌复合群检测的前瞻性应用效果,评价指标包括但不限于检测可及性、检测成功率、检测阳性率、对诊断延误的影响、对于治疗开始时间的影响、对于患者发现的影响、对于疫情的影响、舌拭子结合培养能否作为疗效评估的手段等。在初期评估时,还要考虑各种场景实施的可操作性、流程、可接受性、人员需求、成本、成本效果和成本效益等。

(四) 基于现场研究证据,制定适宜不同人群的实施指南

在技术指标、可行性、成本-效果等均较好的基础上,扩大范围实施相应的技术与策略时,需制定配套的实施手册与指南 (涵盖组织实施、资源需求、评估指标、效果等),明确基于舌拭子的结核分枝杆菌复合群检测技术在诊断与筛查中的地位、应用场景等,是否可以或需要结合其他方法等,从而解决单一方法不足的问题等。还可制定一些技术手册,如舌拭子的采集视频、图谱、小册子等,使普通群众和基层卫生从业者了解相关细节。同时,需考虑并制定生物安全操作规范。

总之,舌拭子作为非痰样本的代表,虽在便捷性和可及性上具备潜力,但现阶段其广泛应用仍受技术标准化、人群适用性、成本效益及政策支持等多重因素影响。未来,需通过多中心前瞻性研究、技术流程优化和成本控制策略,推动其在结核病诊断与筛查中的科学化、规模化应用。

 

文章来源:中国防痨杂志, 2025, 47(8):  976-980. 

doi:10.19982/j.issn.1000-6621.20250124.

基金项目:结核病预防与控制项目 (2528);公卫人才培养支持项目 (01056)

作者:夏辉, 赵雁林

作者单位:中国疾病预防控制中心结核病预防控制中心;传染病溯源预警与智能决策全国重点实验室,中国疾病预防控制中心,北京 102206

通信作者:赵雁林,Email:zhaoyl@chinacdc.cn

编辑:孟    莉

 

文章转载自:中国防痨杂志期刊社