결핵 진단 및 약물 내성 검출을 위한 새로운 무기: 결핵 과민증 진단을 위한 머신 러닝과 결합된 차세대 표적 시퀀싱(tNGS)
문헌 보고: CCa: tNGS와 머신 러닝을 기반으로 한 진단 모델로, 세균성 결핵과 결핵성 수막염이 적은 사람에게 적합합니다.
논문 제목: 결핵을 표적으로 한 차세대 시퀀싱 및 머신 러닝: 백혈병성 폐세관염 및 세관성 수막염에 대한 초고감도 진단 전략.
정기 간행물: 《Clinica Chimica Acta》
만약：6.5
출판일: 2024년 1월
Macro & Micro-Test는 중국과학원대학교 및 수도의과대학 베이징흉부병원과 협력하여 차세대 표적 시퀀싱(tNGS) 기술과 머신러닝 기법을 기반으로 결핵 진단 모델을 구축했습니다. 이 모델은 세균 수가 적은 결핵과 결핵성 수막염에 대해 초고감도 검출을 제공하고, 두 가지 유형의 결핵에 대한 임상 진단을 위한 새로운 과민성 진단법을 제시하여 결핵의 정확한 진단, 약제 내성 검출 및 치료에 도움을 주었습니다. 동시에, 환자의 혈장 cfDNA가 결핵성 골수막염(TBM) 진단 시 임상 검체 채취에 적합한 검체 유형으로 활용될 수 있음을 확인했습니다.
본 연구에서는 227개의 혈장 검체와 뇌척수액 검체를 이용하여 두 개의 임상 코호트를 구축하였으며, 실험실 진단 코호트 검체를 이용하여 결핵 진단의 기계 학습 모델을 구축하고, 임상 진단 코호트 검체를 이용하여 구축된 진단 모델을 검증하였다. 모든 검체는 결핵균(Mycobacterium tuberculosis)을 검출하기 위해 특별히 설계된 표적 포획 프로브 풀(targeted capture probe pool)의 표적을 설정하였다. 이후, TB-tNGS 시퀀싱 데이터를 기반으로 의사결정 트리 모델을 이용하여 실험실 진단 큐의 훈련 세트와 검증 세트에 대해 5-겹 교차 검증을 수행하여 혈장 검체와 뇌척수액 검체의 진단 임계값을 도출하였다. 도출된 임계값을 두 개의 임상 진단 큐 테스트 세트에 적용하여 검출하고, 학습기의 진단 성능을 ROC 곡선을 통해 평가하였다. 최종적으로, 결핵 진단 모델을 도출하였다.
그림 1 연구 설계의 개략도
결과: 본 연구에서 결정된 뇌척수액 DNA 검체(AUC = 0.974)와 혈장 cfDNA 검체(AUC = 0.908)의 특정 역치에 따르면, 227개 검체 중 뇌척수액 검체의 민감도는 97.01%, 특이도는 95.65%였으며, 혈장 검체의 민감도와 특이도는 각각 82.61%와 86.36%였다. 결핵성 골수종(TBM) 환자의 혈장 cfDNA와 뇌척수액 DNA 44쌍을 분석한 결과, 본 연구의 진단 전략은 혈장 cfDNA와 뇌척수액 DNA에서 90.91%(40/44)의 높은 일관성을 보였고, 민감도는 95.45%(42/44)였다. 폐결핵이 있는 소아의 경우, 이 연구의 진단 전략은 동일 환자의 위액 샘플에 대한 Xpert 검출 결과보다 혈장 샘플에 더 민감했습니다(28.57% 대 15.38%).
그림 2 인구 표본에 대한 결핵 진단 모델의 분석 성능
그림 3 쌍 샘플의 진단 결과
결론: 본 연구를 통해 결핵 과민증 진단법이 확립되었으며, 이는 소수균 결핵(배양 음성) 임상 환자에게 가장 높은 검출 민감도를 가진 진단 도구를 제공할 수 있다. 혈장 cfDNA를 기반으로 한 과민증 결핵 검출은 활동성 결핵 및 결핵성 수막염 진단에 적합한 검체 유형일 수 있다(뇌결핵이 의심되는 환자의 경우 혈장 검체가 뇌척수액보다 채취가 용이하다).
원본 링크: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/s0009898123004990? via%3Dihub
Macro & Micro-Test 결핵 시리즈 검출 제품에 대한 간략한 소개
결핵 환자의 복잡한 검체 상황과 다양한 요구를 고려하여, Macro & Micro-Test는 객담 검체 액화 추출, Qualcomm 라이브러리 구축 및 시퀀싱, 그리고 데이터 분석을 위한 완벽한 NGS 솔루션을 제공합니다. 이 제품은 결핵 환자의 신속 진단, 결핵 약물 내성 검출, 결핵균 및 NTM 검사, 결핵균 음성 및 결핵 환자의 과민 반응 진단 등을 포함합니다.
결핵 및 항산균에 대한 직렬 검출 키트:
| 품목 번호 | 제품 이름 | 제품 테스트 콘텐츠 | 샘플 유형 | 적용 모델 |
| HWTS-3012 | 샘플 릴리스 에이전트 | 객담 샘플의 액화처리에 사용되며, 1급 기록번호인 Sutong Machinery Equipment 20230047을 획득하였습니다. | 담 | |
| HWTS-NGS-P00021 | 과민성 결핵용 퀄컴 정량 검출 키트(프로브 포획 방식) | 비침습적(액체 생검)을 이용한 세균 음성 폐결핵 및 뇌결절 과민반응 검출; 결핵 또는 비결핵성 항산균에 감염된 것으로 의심되는 사람들의 검체를 고심도 시퀀싱 메타게놈학으로 분석하여 결핵 또는 비결핵성 항산균 감염 여부에 대한 검출 정보와 결핵균의 주요 1차 약물 내성 정보를 제공하였다. | 말초혈액, 폐포세척액, 흉수 및 복수, 국소 천자 검체, 뇌척수액. | 2세대 |
| HWTS-NGS-T001 | 결핵균 타이핑 및 약물 내성 검출 키트(다중 증폭 시퀀싱 방식) | MTBC 및 187 NTM을 포함한 결핵균 유형 검사；결핵균의 약물 내성 검출에는 13가지 약물과 약물 내성 유전자의 16개 핵심 돌연변이 부위가 포함됩니다. | 객담, 폐포세척액, 흉수 및 복수, 국소 천자 검체, 뇌척수액. | 2/3세대 듀얼 플랫폼 |
주요 특징: HWTS-NGS-T001 결핵균 타이핑 및 약물 내성 검출 키트(다중 증폭법)
제품 소개
본 제품은 WHO 결핵 치료 지침에 기술된 주요 1차 및 2차 약물과 NTM 치료 지침에서 일반적으로 사용되는 마크로라이드 및 아미노글리코사이드를 기반으로 하며, 약물 내성 부위는 WHO 결핵균 복합체 돌연변이 카탈로그에 있는 모든 약물 내성 관련 부위 그룹을 포괄하며, 국내외 고득점 문헌의 조사 및 통계에 따라 보고된 다른 약물 내성 유전자 및 돌연변이 부위도 포함합니다.
타이핑 식별은 중국 결핵 및 호흡기 질환 저널(Chinese Journal of Tuberculosis and Respiratory Diseases)에서 발표한 NTM 지침에 요약된 NTM 균주와 전문가들의 합의를 기반으로 합니다. 설계된 타이핑 프라이머는 190종 이상의 NTM 균주를 증폭, 시퀀싱 및 주석을 달 수 있습니다.
표적 다중 PCR 증폭 기술을 이용하여, 결핵균의 유전형 유전자와 약제 내성 유전자를 다중 PCR로 증폭하여 검출 대상 유전자의 앰플리콘 조합을 얻었다. 증폭된 산물은 2세대 또는 3세대 고처리량 시퀀싱 라이브러리에 구축할 수 있으며, 모든 2세대 및 3세대 시퀀싱 플랫폼에서 고심도 시퀀싱을 수행하여 표적 유전자의 서열 정보를 얻을 수 있다. WHO 결핵균 복합체 돌연변이 목록 및 약제 내성과의 관련성을 포함한 내장된 참조 데이터베이스에 포함된 알려진 돌연변이와 비교하여, 항결핵제 내성 또는 감수성과 관련된 돌연변이를 확인하였다. Macro & Micro-Test의 자가개방형 객담 검체 처리 솔루션과 결합하여 임상 객담 검체의 낮은 핵산 증폭 효율 문제(기존 방법보다 10배 높음)를 해결하여 약물 내성 시퀀싱 검출을 임상 객담 검체에 직접 적용할 수 있습니다.
제품 감지 범위
34약물 내성 관련 유전자18항결핵제 및6NTM 약물이 검출되었습니다.297약물 내성 부위; 10종 이상의 결핵균 및190NTM 종류가 검출되었습니다.
표 1: 18+6 약물 +190+NTM 정보
제품 장점
강력한 임상적 적응성: 객담 검체는 배양 없이 자가액화제를 이용하여 직접 검출할 수 있습니다.
실험 조작은 간단합니다. 첫 번째 증폭 조작이 간단하고, 라이브러리 구축이 3시간 안에 완료되어 작업 효율이 향상됩니다.
포괄적인 타이핑 및 약물 내성: 임상적 관심의 핵심인 MTB 및 NTM의 타이핑 및 약물 내성 부위를 포괄하여 정확한 타이핑 및 약물 내성 검출, 독립적인 분석 소프트웨어 지원, 클릭 한 번으로 분석 보고서 생성을 지원합니다.
호환성: 제품 호환성, 주류 ILM 및 MGI/ONT 플랫폼에 적응.
제품 사양
| 제품 코드 | 제품 이름 | 탐지 플랫폼 | 명세서 |
| HWTS-NGS-T001 | 결핵균 타이핑 및 약물 내성 검출 키트(다중 증폭법) | ONT, 일루미나, MGI, 살루스 프로 | 16/96rxn |
게시 시간: 2024년 1월 23일