2023結(jié)核病實(shí)驗(yàn)室診斷技術(shù)研發(fā)進(jìn)展

2023結(jié)核病實(shí)驗(yàn)室診斷技術(shù)研發(fā)進(jìn)展(完整版)

摘要

結(jié)核病的精準(zhǔn)防控需要快速、準(zhǔn)確的實(shí)驗(yàn)室診斷技術(shù)。自1882年羅伯特?科

赫發(fā)現(xiàn)結(jié)核分枝桿菌以來，結(jié)核病診斷技術(shù)經(jīng)歷了從傳統(tǒng)的病原學(xué)診斷到

免疫學(xué)和分子生物學(xué)診斷的巨大飛躍，然而這種診斷技術(shù)的發(fā)展仍然與實(shí)

現(xiàn)2035年終止結(jié)核病的宏偉目標(biāo)存在一定差距。作者在梳理既往結(jié)核病

診斷技術(shù)研發(fā)進(jìn)展的基礎(chǔ)上，圍繞結(jié)核病防控的核心診斷需求，探究未來

實(shí)驗(yàn)室診斷的重要發(fā)展管線。

關(guān)鍵詞：分枝桿菌，結(jié)核；分子診斷技術(shù)；感染；診斷

結(jié)核病是全球公共衛(wèi)生面臨的重大挑戰(zhàn)之一。世界衛(wèi)生組織(World

HealthOrgnization,WHO)《2022年全球結(jié)核病報(bào)告》指出，2021年

全球有新發(fā)結(jié)核病患者1060萬例，其中分別有超過90%和63%的患者

來自于30個(gè)結(jié)核病高負(fù)擔(dān)國家和“一帶一路"國家。我國作為耐多藥結(jié)核病

(multidrug-resistanttuberculosis,MDR-TB)及利福平耐藥結(jié)核病

(rifampicin-resistanttuberculosis,RR-TB)高負(fù)擔(dān)國家,2021年結(jié)核

病發(fā)病約78萬例，其中MDR/RR-TB患者約3.3萬例，在30個(gè)結(jié)核病

高負(fù)擔(dān)國家中列第3位，僅次于印度和印度尼西亞，占全球發(fā)病患者數(shù)的

我國的結(jié)核病防控形勢(shì)依然嚴(yán)峻，實(shí)現(xiàn)"終止結(jié)核病策略"任重道遠(yuǎn)。

7.4%0

結(jié)核病防治面臨諸多挑戰(zhàn)，其中，結(jié)核病實(shí)驗(yàn)室診斷不足嚴(yán)重制約了患者

的發(fā)現(xiàn)，造成患者的診治延誤和結(jié)核病的人際間傳播。WHO統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯

示，我國僅有58%的肺結(jié)核患者具有細(xì)菌學(xué)實(shí)驗(yàn)室證據(jù)，低于全球平均水

平，其余肺結(jié)核患者的診斷依靠臨床表現(xiàn)及影像學(xué)證據(jù)，缺乏特異性。僅

依靠醫(yī)生的經(jīng)驗(yàn)開展診斷易造成誤診、過診和漏診，迫切需要快速、準(zhǔn)確、

價(jià)廉的診斷技術(shù)為結(jié)核病患者診斷提供實(shí)驗(yàn)室證據(jù)。結(jié)核病實(shí)驗(yàn)室診斷基

于不同樣本類型，使用病原學(xué)、分子生物學(xué)、免疫學(xué)等多種方法發(fā)現(xiàn)患者

標(biāo)本中結(jié)核分枝桿菌及其耐藥性證據(jù)，為臨床醫(yī)生提供結(jié)核病診斷和治療

依據(jù)。痰涂片和培養(yǎng)是目前應(yīng)用最廣泛的結(jié)核病實(shí)驗(yàn)室診斷技術(shù)，但較低

的敏感度極大地限制了對(duì)結(jié)核病患者的陽性檢出率。近年來，隨著分子生

物學(xué)技術(shù)的突飛猛進(jìn)，涌現(xiàn)出一批用于結(jié)核病早期診斷的快速診斷技術(shù),

例如GeneXpertMTB/RIF、DNA測(cè)序等，分子生物學(xué)檢測(cè)技術(shù)極大地補(bǔ)

充了傳統(tǒng)細(xì)菌學(xué)診斷方法。WHO報(bào)道，從2000年到2019年全球結(jié)核

病的致死率降低了41%,盡管如此，仍然有300萬例患者被漏診，這說

明當(dāng)前結(jié)核病實(shí)驗(yàn)室診斷遠(yuǎn)無法滿足臨床需求。

在結(jié)核病高負(fù)擔(dān)國家中，不同結(jié)核病患者數(shù)量分布導(dǎo)致結(jié)核病疫情負(fù)擔(dān)呈

現(xiàn)不同特點(diǎn)。因此，各國對(duì)結(jié)核病實(shí)驗(yàn)室診斷技術(shù)的主要需求也各不相同。

在中低收入國家中分為3大類：第1類為結(jié)核病高負(fù)擔(dān)國家，如印度、印

度尼西亞、中國等8個(gè)國家的結(jié)核病負(fù)擔(dān)合計(jì)占全球的2/3以上，以結(jié)核

病患者數(shù)多、結(jié)核分枝桿菌潛伏感染人群數(shù)量巨大為特點(diǎn)，亟需用于結(jié)核

病患者篩杳發(fā)現(xiàn)的診斷技術(shù)滿足其臨床需求；第2類為耐藥結(jié)核病高負(fù)擔(dān)

國家，如俄羅斯聯(lián)邦、孟加拉國、安哥拉等，亟需補(bǔ)充完善耐藥結(jié)核病診

斷和用于療效評(píng)價(jià)的診斷技術(shù)；第3類為TB/HIV雙重感染高負(fù)擔(dān)國家,

如博茨瓦納、喀麥隆、幾內(nèi)亞等，以TB/HIV雙重感染患者居多，HIV感

染造成的免疫缺陷繼發(fā)結(jié)核感染比例較高，因此，這類國家亟需解決

TB/HIV雙重感染者中結(jié)核病患者的診斷及潛伏感染的診斷難題。與上述

國家的基本情況有所不同，雖然作為結(jié)核病的高負(fù)擔(dān)國家，我國的結(jié)核病

發(fā)病率低于全球平均水平，但是在發(fā)現(xiàn)患者中處于疾病早期階段的患者比

例較高，亟需用于臨床診斷結(jié)核病患者的適宜檢測(cè)工具，以實(shí)現(xiàn)菌陰肺結(jié)

核的早發(fā)現(xiàn)、早診斷、早治療，從而極大地改善患者預(yù)后，減輕社會(huì)經(jīng)濟(jì)

負(fù)擔(dān)，實(shí)現(xiàn)終止結(jié)核病。

一、結(jié)核病實(shí)驗(yàn)室診斷技術(shù)發(fā)展的歷史沿革

(-)國際結(jié)核病診斷技術(shù)的歷史沿革

1.結(jié)核病細(xì)菌學(xué)診斷領(lǐng)域歷史沿革：1882年羅伯特?科赫發(fā)現(xiàn)結(jié)核分枝桿

菌后，痰涂片鏡檢技術(shù)以操作簡(jiǎn)單、成本低等優(yōu)點(diǎn)，成為沿用至今的重要

的結(jié)核病篩杳工具。但是基于萋-尼(Ziehl-Neelsen,Z-N)抗酸桿菌染色

的普通光學(xué)顯微鏡檢查需要每毫升痰標(biāo)本中結(jié)核分枝桿菌濃度達(dá)到10

000條菌以上方能檢出，耗時(shí)耗力，且敏感度較低；隨著熒光染色技術(shù)的

發(fā)展，基于金胺O熒光染色的傳統(tǒng)熒光顯微鏡(FM)和發(fā)光二極管熒光顯

微鏡(LED-FM)檢查逐漸應(yīng)用于臨床結(jié)核病患者的發(fā)現(xiàn)和隨訪療效監(jiān)測(cè)，

熒光顯微鏡的使用提高了檢測(cè)敏感度并極大縮短了檢查時(shí)間。在分枝桿菌

培養(yǎng)方面，20世紀(jì)30年代Lowenstein和Jensen研制了含孔雀綠的用

于體外培養(yǎng)分枝桿菌的固體培養(yǎng)基。該方法一直沿用至今。1969年

DeLand和Wagner開發(fā)微生物半自動(dòng)培養(yǎng)系統(tǒng)用于結(jié)核分枝桿菌復(fù)合

群(Mycobacteriumtuberculosiscomplex,MTBC)液體分離培養(yǎng)及藥物

敏感性試驗(yàn)。分枝桿菌培養(yǎng)逐漸發(fā)展為診斷結(jié)核病的"金標(biāo)準(zhǔn)"，其檢測(cè)下

限可達(dá)100條/ml活的結(jié)核分枝桿菌。

2.結(jié)核病分子生物學(xué)診斷領(lǐng)域歷史沿革：分子生物學(xué)技術(shù)的應(yīng)用是結(jié)核病

診斷的革命性進(jìn)展。近20年來國際結(jié)核病實(shí)驗(yàn)室診斷技術(shù)進(jìn)展主要是圍

繞著分子技術(shù)領(lǐng)域開展傳統(tǒng)的基因擴(kuò)增技術(shù)在20世紀(jì)90年代有所應(yīng)用，

但是因?yàn)槲廴驹斐傻募訇栃越Y(jié)果限制了其在臨床的大范圍推廣。2003年

環(huán)介導(dǎo)等溫?cái)U(kuò)增技術(shù)(tuberculosis-loop-mediatedisothermal

amplification,TB-LAMP)開創(chuàng)了半自動(dòng)結(jié)核病分子生物學(xué)檢測(cè)的先河，

并于2016年獲得WHO推薦用于結(jié)核病的篩杳。2008年WHO推薦分

子生物學(xué)檢測(cè)平臺(tái)線性探針技術(shù)用于MTBC菌種鑒定及利福平和異煙的

耐藥性檢測(cè)。但是上述平臺(tái)需要手動(dòng)操作并存在潛在的污染風(fēng)險(xiǎn)，限制了

其在基層實(shí)驗(yàn)室的使用。2010年全自動(dòng)Xpert?MTB/RIF平臺(tái)上市用于

MTBC和利福平耐藥性檢測(cè)，該系統(tǒng)是目前全球使用范圍最廣的結(jié)核病實(shí)

驗(yàn)室診斷設(shè)備；2016年Xpert?MTB/RIF平臺(tái)進(jìn)行技術(shù)優(yōu)化，敏感度進(jìn)

一步提升，研發(fā)出Xpert?MTB/RIFUltra平臺(tái)用于MTBC和利福平耐藥

性檢測(cè)，并于2017年獲得WHO推薦。2020年WHO正式推薦印度

TruenatTMMTB-RIF-Dx用于結(jié)核病及利福平耐藥的快速診斷。綜上，

全球結(jié)核病實(shí)驗(yàn)室診斷的發(fā)展朝向自動(dòng)化和高敏感度的方向不斷前行。

3.結(jié)核病抗原抗體診斷領(lǐng)域歷史沿革：2011年WHO對(duì)全球市場(chǎng)上多個(gè)

結(jié)核病血清學(xué)診斷試劑盒應(yīng)用情況進(jìn)行Meta分析，結(jié)果顯示在肺結(jié)核患

者中結(jié)核病血清學(xué)診斷試劑盒總體敏感度為0700%,特異度為

31.0%~100%，差異明顯。因此,WHO限制其在結(jié)核病患者篩查中使用，

特別是在結(jié)核病高流行國家。盡管WHO對(duì)于抗體診斷持否定態(tài)度，但基

于尿液的抗原檢測(cè)技術(shù)卻成為結(jié)核病實(shí)驗(yàn)室診斷的潛在的重要方向。2011

年基于尿液中MTBC脂阿拉伯甘露聚糖(lipoarabinomannan,LAM)抗

原標(biāo)志物研發(fā)的AlereDetermineTMTBLAMAg試劑盒，通過在非洲

多個(gè)國家的系統(tǒng)性評(píng)估，于2015年WHO推薦其用于TB/HIV雙重感染

者的結(jié)核病檢查。抗原檢測(cè)為結(jié)核病實(shí)驗(yàn)室即時(shí)檢驗(yàn)(point-of-care

testing,POCT)技術(shù)開辟了新方向。

4.結(jié)核分枝桿菌感染檢測(cè)領(lǐng)域歷史沿革2020年全球結(jié)核分枝桿菌潛伏感

染者占總?cè)藬?shù)的1/4,且其中5%~10%可能發(fā)展為活動(dòng)性結(jié)核病患者。

1934年，F(xiàn)lorenceSeibert從舊結(jié)核菌素中提取了單一的蛋白沉淀物，

并將其命名為純蛋白衍生物(purifiedproteinderivative,PPD),PPD

經(jīng)皮內(nèi)注射后可引發(fā)遲發(fā)型變態(tài)反應(yīng)(delayedtypehypersensitivity,

DTH),后續(xù)用于檢測(cè)機(jī)體是否接觸過結(jié)核抗原。PPD為多種蛋白的混合

物，之后早期分泌抗原靶6(ESAT-6)和培養(yǎng)濾液蛋白10(CFP-10)陸續(xù)被證

實(shí)作為結(jié)核分枝桿菌感染后的主要特異性遞呈抗原，可以激活記憶性淋巴

細(xì)胞釋放Y-干擾素，據(jù)此開發(fā)了多種感染檢測(cè)試劑盒，以

QuantiFERON?-TBGoldInTube(QFT-GIT)和QuantiFERON?-TB

GoldPlus(QFT-Plus)為代表。2018年WHO正式推薦QFT?-GIT和

T-SPOT?.TB試劑盒用于結(jié)核分枝桿菌潛伏感染篩杳，這對(duì)使用免疫抑制

劑前、老人或兒童等特殊人群的診斷意義重大。此外，2022年WHO推

薦了包括印度血清研究所的Cy-Tb和俄羅斯Generium的Diaskintest?

在內(nèi)的基于結(jié)核特異性抗原的結(jié)核抗原皮膚試驗(yàn)(tuberculosis

antigen-basedskintests,TBST)用于結(jié)核感染的檢測(cè)。

5.耐藥結(jié)核病診斷領(lǐng)域歷史沿革：傳統(tǒng)耐藥檢測(cè)是以觀察結(jié)核分枝桿菌在

含藥培養(yǎng)基中的生長(zhǎng)受抑制情況來區(qū)分敏感菌和耐藥菌。傳統(tǒng)表型方法以

比例法、耐藥比例法、絕對(duì)濃度法為代表，但這些方法耗時(shí)費(fèi)力、操作復(fù)

雜。BACTEC放射性方法和分枝桿菌生長(zhǎng)指示管法(mycobacteriagrowth

indicatortube,MGIT)等自動(dòng)化方法進(jìn)行藥物敏感性檢測(cè)，可以更加快

速地檢測(cè)藥物的耐藥性。2002年，美國食品藥品監(jiān)督管理局批準(zhǔn)BACTEC

MGIT960用于結(jié)核分枝桿菌對(duì)鏈霉素、異煙陰、利福平、乙胺丁醇和口比

嗪酰胺的藥物敏感性試驗(yàn)。BACTECMGIT960在陽性檢出率和培養(yǎng)時(shí)間

上具有明顯的優(yōu)勢(shì)，縮短了報(bào)告時(shí)間，但是仍會(huì)延誤結(jié)核病的治療。近年

來，根據(jù)耐藥結(jié)核病的產(chǎn)生機(jī)制，涌現(xiàn)出一批基于耐藥遺傳性狀的基因型

檢測(cè)方法。WHO推薦GeneXpertMTB/RIF或GeneXpertMTB/RIF

Ultra作為結(jié)核病和利福平耐藥的初始診斷檢測(cè)方法，同時(shí)推薦了中等復(fù)

雜程度自動(dòng)化核酸擴(kuò)增試驗(yàn)(moderatecomplexityautomatedNAAT)

用于診斷結(jié)核病，以及檢測(cè)利福平、異煙月井和其他二線抗結(jié)核藥物的耐藥

性，特別是用于HIV陽性者。2021年，WHO共批準(zhǔn)6項(xiàng)用于結(jié)核病診

斷和抗結(jié)核藥物耐藥性檢測(cè)的分子診斷技術(shù)，按照復(fù)雜程度分別為：低復(fù)

雜程度自動(dòng)化檢測(cè)平臺(tái)Xpert?MTB/XDR;中等復(fù)雜程度自動(dòng)化檢測(cè)平

臺(tái)RealTimeMTB和RealTimeMTBRIF/INH、MAXTMMDR-TB、

cobas@MTB和cobas?MTB-RIF/INH、FluroType@MTB和

FluroType@MTBDR高復(fù)雜磔檢測(cè)平臺(tái)GenoscholarTMPZA-TB口。

目前，快速分子診斷技術(shù)的使用仍然不足，加速推廣尤為重要。

(~)國內(nèi)結(jié)核病診斷技術(shù)的歷史沿革

依托于"十一五""十二五"和"十三五"傳染病重大專項(xiàng)的支持，我國在結(jié)核

病實(shí)驗(yàn)室診斷領(lǐng)域的研發(fā)和推廣方面取得了積極的進(jìn)展。結(jié)核病定點(diǎn)醫(yī)院

作為結(jié)核病診療的主要醫(yī)療機(jī)構(gòu)而布局多種結(jié)核病的篩查技術(shù)，包括抗酸

桿菌染色涂片、分枝桿菌培養(yǎng)、表型藥物敏感檢測(cè)、分子生物學(xué)、免疫學(xué)

等一系列鑒別診斷和耐藥檢測(cè)工具，而非定點(diǎn)醫(yī)院在通過痰涂片或分子生

物學(xué)技術(shù)發(fā)現(xiàn)活動(dòng)性結(jié)核病患者后，根據(jù)患者治療需要將患者轉(zhuǎn)診至結(jié)核

病定點(diǎn)醫(yī)院。因此，非定點(diǎn)醫(yī)院對(duì)高敏感度、快速篩查結(jié)核病等方面具有

巨大的需求，以期發(fā)現(xiàn)更多的初篩結(jié)核病患者。近年來，在分子診斷領(lǐng)域，

我國開發(fā)了多項(xiàng)具有獨(dú)立知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新診斷平臺(tái)。

1.結(jié)核病鑒別診斷及耐藥檢測(cè)領(lǐng)域：⑴基于RNA的等溫?cái)U(kuò)增技術(shù)：依托

擁有獨(dú)立自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的RNA恒溫?cái)U(kuò)增實(shí)時(shí)檢測(cè)技術(shù)(simultaneous

amplificationandtesting,SAT)(2010年獲得專利審批)的體外定性檢測(cè)

MTBC核酸試劑盒于2011年獲得批準(zhǔn)上市，因該試劑盒靶標(biāo)為MTBC核

糖體RNA(rRNA),不僅可用于肺結(jié)核的診斷，還可以用于抗結(jié)核治療效

果監(jiān)測(cè)、肺外結(jié)核診斷等。Yan等前瞻性地對(duì)納入的3608例疑似肺結(jié)核

患者的痰標(biāo)本使用SAT法進(jìn)行檢測(cè)，其中，2457例以通過微生物培養(yǎng)鑒

定、肺部結(jié)核病灶病理學(xué)或臨床診斷為活動(dòng)性^結(jié)核后經(jīng)抗結(jié)核治療效果

良好等明確診斷為肺結(jié)核，SAT檢測(cè)的敏感度、特異度和準(zhǔn)確率分別為

75.8%,100.0%和80.2%0SAT敏感度明顯高于痰涂片(23.8%)(x

2=1327.437,P=0.000)，但明顯低于痰培養(yǎng)(89.0%)(x2=148.197,

P=0.000);特異度明顯高于痰涂片(96.3%)(x2=20.375,P=0.000),但

與痰培養(yǎng)(99.6%)相比差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(x2=2.004,P=0.500)o痰標(biāo)

本進(jìn)行SAT檢測(cè)的陽性結(jié)果表明活動(dòng)性肺結(jié)核患者排出痰液中攜帶活的

分枝桿菌且抗結(jié)核治療時(shí)無論涂片和培養(yǎng)檢杳結(jié)果如何均推薦使用SAT

進(jìn)行檢測(cè)。(2)基于DNA的等溫?cái)U(kuò)增技術(shù)：交叉引物等溫?cái)U(kuò)增(cross

primingamplification,CPA)于2008年獲得中國發(fā)明專利后，該目標(biāo)產(chǎn)

品的試劑盒在國內(nèi)開展了多項(xiàng)應(yīng)用研究。Zhang等于2019—2020年間

連續(xù)收集249例可疑肺結(jié)核患者的樣本，其中已確診的169例肺結(jié)核患

者中，CPA和Xpert?MTB/RIF技術(shù)均能檢出培養(yǎng)陽性的患者樣本，但

對(duì)于涂陰和培陰的結(jié)核病患者樣本檢測(cè)，CPA陽性檢出率明顯高于

Xpert?MTB/RIF方法[44.59%(33〃4)和22.97%(17/74)殍=7.732,

P<0.01];對(duì)于特殊人群，北京兒童醫(yī)院在2021年對(duì)239例兒童患者胃

液樣本同時(shí)用CPA和Xpert?MTB/RIF檢測(cè)，兩種檢測(cè)方法在總的活動(dòng)

性結(jié)核病患者中顯示敏感度相似[22.6%(31/137)和26.3%(36/137)],在

細(xì)菌學(xué)確診結(jié)核病患者中敏感度均為60.0%(9/15),特異度分別為

98。％(100/102)和99.0%(101/102).(3)多色熔解曲線分析技術(shù)

(multicolormeltingcurveanalysis,MMCA?):MMCA?是國產(chǎn)的具

有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的檢測(cè)技術(shù)，是涵蓋菌種鑒定、分子藥物敏感性試驗(yàn)、

個(gè)體化用藥指導(dǎo)、菌種溯源等全方位檢測(cè)的產(chǎn)品矩陣，在結(jié)核分枝桿菌耐

藥突變檢測(cè)方面目前已有5項(xiàng)產(chǎn)品獲國家三類醫(yī)療器械注冊(cè)證，其中，對(duì)

利福平和異煙月井耐藥檢測(cè)產(chǎn)品于2013年1月份獲批，對(duì)氟喋諾酮類、乙

胺丁醇、鏈霉素耐藥檢測(cè)產(chǎn)品于2016年9月份獲批，耐藥檢測(cè)產(chǎn)品經(jīng)解

放軍總醫(yī)院第八醫(yī)學(xué)中心、河南省疾病預(yù)防控制中心和深圳市慢性病防治

中心進(jìn)行臨床驗(yàn)證，總符合率均為93%以上。(4)基因芯片耐藥結(jié)核病檢

測(cè)技術(shù)：基因芯片菌種鑒定及耐藥結(jié)核病檢測(cè)試劑及系統(tǒng)是國內(nèi)擁有獨(dú)立

自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)品，結(jié)核分枝桿菌菌種鑒定技術(shù)于2008年獲得批準(zhǔn)，

耐藥檢測(cè)技術(shù)專利于2011年獲得審批，菌種鑒定及耐藥檢測(cè)試劑盒均于

2010年獲得批準(zhǔn)上市。2019年對(duì)我國主流的結(jié)核分枝桿菌分子生物學(xué)耐

藥性檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用進(jìn)行Meta分析，共納入分析159項(xiàng)研究，結(jié)果顯示基

因芯片檢測(cè)利福平和異煙陰耐藥性的敏感度分別為89%和79%0目前該

產(chǎn)品在全國約148家醫(yī)療機(jī)構(gòu)使用，用于MTBC菌種鑒定及異煙朋和利

福平耐藥性檢測(cè)。

2.結(jié)核分枝桿菌潛伏感染檢測(cè)領(lǐng)域：國內(nèi)推出了多種基于酶聯(lián)免疫吸附測(cè)

定(enzyme-linkedimmunosorbentassay,ELISA)方法或者酶聯(lián)免疫斑

點(diǎn)法(enzyme-linkedimmunospotassay,ELISPOT)為基礎(chǔ)的以檢測(cè)結(jié)

核分枝桿菌特異性抗原ESAT-6和CFP-10刺激人體結(jié)核分枝桿菌致敏T

淋巴細(xì)胞釋放的Y-干擾素輔助診斷結(jié)核病。ELISA方法可檢測(cè)人血清或全

血中Y-干擾素水平；ELISPOT法產(chǎn)品主要檢測(cè)人血液中結(jié)核分枝桿菌致敏

T淋巴細(xì)胞數(shù)量。其中TB-interferon-gammareleaseassay(TB-IGRA)

技術(shù)于2022年被WHO推薦用于結(jié)核分枝桿菌感染輔助診斷，與

QFT?-GIT、T-SPOT?.TB診斷效能相當(dāng)。此外，白細(xì)胞介素

2(interlukin-2,IL-2)和人10kD丫-干擾素誘導(dǎo)蛋白

(interferon-inducibleprotein-10,IP-10)作為新型的診斷標(biāo)志物，可提

高對(duì)結(jié)核分枝桿菌感染患者的檢出率。作為傳統(tǒng)PPD的同類體外診斷技

術(shù)，結(jié)核菌素皮膚試驗(yàn)(C-tuberculinskintest,C-TST)是基于結(jié)核分枝

桿菌特異性抗原作為刺激物，因此具有更高的特異度，已進(jìn)入2022年

WHO的潛在推薦目錄。

二、結(jié)核病領(lǐng)域?qū)嶒?yàn)室診斷研發(fā)前沿進(jìn)展

日益豐富的分子生物學(xué)技術(shù)變革了結(jié)核病實(shí)驗(yàn)室診斷，大幅縮短了結(jié)核病

的診斷周期。近年來，圍繞載菌量較低的活動(dòng)性結(jié)核病患者，開展了多項(xiàng)

新技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用，旨在實(shí)現(xiàn)對(duì)傳統(tǒng)病原學(xué)陰性的結(jié)核病患者提供實(shí)驗(yàn)

室證據(jù)。目前的研究主要圍繞如下問題開展：第一，尋找非痰標(biāo)本標(biāo)志物，

當(dāng)前患者就診時(shí)常因無痰或者無法采集高質(zhì)量痰液，導(dǎo)致無法提供準(zhǔn)確、

快速的實(shí)驗(yàn)室診斷依據(jù)，如尿液、血液、呼氣檢測(cè)標(biāo)志物等，這類技術(shù)的

開發(fā)也為居家結(jié)核病早期篩查提供了重要的技術(shù)儲(chǔ)備；第二，菌陰結(jié)核病

的患者不能被忽視，尤其其他證據(jù)支持診斷結(jié)果為結(jié)核病，但后續(xù)治療時(shí)

因無法獲取純培養(yǎng)物，抗結(jié)核治療方案會(huì)被延遲制定，需尋找更加敏感及

耐藥性檢測(cè)工具或者其他新型檢測(cè)工具；第三，結(jié)核分枝桿菌潛伏感染人

群巨大，基于新型診斷標(biāo)志物實(shí)現(xiàn)潛伏感染和活動(dòng)性結(jié)核病的鑒別診斷將

對(duì)結(jié)核病的精準(zhǔn)防控至關(guān)重要。

1.結(jié)核分枝桿菌新型分子生物學(xué)診斷方法：全基因組測(cè)序技術(shù)（whole

genomesequencing,WGS）可獲得詳細(xì)的細(xì)菌全基因序列，分析耐藥基

因突變從而預(yù)測(cè)其耐藥表型。一項(xiàng)涵蓋北美和歐洲等8個(gè)實(shí)驗(yàn)室的多中心

研究顯示使用WGS進(jìn)行結(jié)核分枝桿菌鑒定和耐藥檢測(cè)的準(zhǔn)確率達(dá)93%0

針對(duì)5個(gè)結(jié)核病高流行地區(qū)的900份臨床標(biāo)本的比較分析發(fā)現(xiàn)，WGS對(duì)

異煙的（敏感度98.8%;特異度96.6%）,左氧氟沙星（敏感度94.8%;特異

度97.1%）,卡那霉素（敏感度93.1%;特異度98.3%）、阿米卡星（敏感度

97.2%特異度98.6%）和卷曲霉素等耐藥預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確度較高，但對(duì)利福平、

毗嗪酰胺和乙胺丁醇的耐藥性預(yù)測(cè)的特異度欠佳。與表型藥物敏感性試驗(yàn)

相比，WGS可提前21d生成報(bào)告，預(yù)計(jì)每年可節(jié)省7%成本。同時(shí)，將

表型藥物敏感性試驗(yàn)和WGS結(jié)果聯(lián)合分析，可以產(chǎn)生精準(zhǔn)的耐藥性分析,

這有利于個(gè)體化醫(yī)療中藥物及劑量選擇。因此，WGS已成為一種有效的

菌種鑒定和預(yù)測(cè)藥物敏感性的工具。此外，WGS還可以識(shí)別細(xì)菌對(duì)新藥

的耐藥突變位點(diǎn)。但是由于測(cè)序設(shè)備較為昂貴，需要專業(yè)人員進(jìn)行生物信

息分析，目前未能在臨床尤其是基礎(chǔ)設(shè)施較差地區(qū)大范圍推廣。

2.結(jié)核分枝桿菌抗原診斷方法：尿液中LAM的抗原檢測(cè)成為一種重要的

結(jié)核病實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)發(fā)展方向。2015年WHO推薦尿液LAM抗原檢測(cè)技術(shù)

用于活動(dòng)性結(jié)核病合并HIV感染者中檢測(cè)結(jié)核病的方法。2020年相繼有

3項(xiàng)針對(duì)兒童結(jié)核病、HIV陰性成人結(jié)核病及HIV陽的市外結(jié)核患者進(jìn)行

FujiLAM診斷效能評(píng)估，突顯LAM作為結(jié)核病快速篩杳的生物標(biāo)志物的

潛力，但在HIV陰性成人結(jié)核病篩查方面依然缺乏前瞻性隊(duì)列研究數(shù)據(jù)。

NanoDisk-MS是將抗體標(biāo)記的納米顆粒與高通量質(zhì)譜結(jié)合,檢測(cè)血液中

結(jié)核分枝桿菌CFP-10和ESAT-6多肽,具有95.8%的特異度，在菌陰肺

結(jié)核患者中有85.3%的敏感度，菌陽肺結(jié)核患者中有91.6%的敏感度。

NanoDisk-MS有望作為一種準(zhǔn)確、快速的生物標(biāo)志物檢測(cè)方法。此外，

多項(xiàng)研究檢測(cè)血液、尿液、痰液或培養(yǎng)液中的結(jié)核分枝桿菌抗原CFP-10.

Ag85、HspX、MPT64等用于結(jié)核病診斷，但樣本量較少，有必要進(jìn)一

步開展研究用于評(píng)估其在結(jié)核病快速診斷中的應(yīng)用。

3.基于組學(xué)的結(jié)核病診斷方法：2020年Noursadeghi團(tuán)隊(duì)就初治結(jié)核病

和結(jié)核病高負(fù)擔(dān)環(huán)境下活動(dòng)性肺結(jié)核患者的血液轉(zhuǎn)錄組特征進(jìn)行系統(tǒng)性

分析，分別評(píng)估了不同標(biāo)志物在初治結(jié)核病診斷方面的效能，從27組轉(zhuǎn)

錄標(biāo)志物中篩選出1組單一轉(zhuǎn)錄本(BATF2)和7組由干擾素信號(hào)調(diào)節(jié)的多

個(gè)轉(zhuǎn)錄本組成的血液轉(zhuǎn)錄標(biāo)志物，未來將在各類人群中進(jìn)行診斷效能評(píng)估

獲得最優(yōu)的結(jié)核病篩查轉(zhuǎn)錄標(biāo)志物組合。Xpert?TBHostResponse試

劑盒及檢測(cè)平臺(tái)通過檢測(cè)患者血液中3個(gè)結(jié)核分枝桿菌感染相關(guān)基因

(GBP5,DUSP3及KLF2)mRNA表達(dá)情況，通過特殊算法計(jì)算分值，超

過閾值被認(rèn)為感染結(jié)核分枝桿菌，低于該閾值則認(rèn)為未感染，該檢測(cè)平臺(tái)

借助Xpert?MTB/RIF高度自動(dòng)化平臺(tái)，且檢測(cè)樣本為血液，已有多篇

文獻(xiàn)報(bào)道該檢測(cè)平臺(tái)作為第一款結(jié)核病POCT產(chǎn)品意義重大，且與

Xpert?MTB/RIF及培養(yǎng)進(jìn)行比較，診斷效能無差異，達(dá)到了WHO目標(biāo)

產(chǎn)品目錄對(duì)診斷產(chǎn)品性能的要求(對(duì)結(jié)核病確診患者診斷敏感度＞90%,特

異度＞70%)。

4.基于結(jié)核病患者免疫標(biāo)志物的診斷方法：活動(dòng)性結(jié)核病患者自身免疫系

統(tǒng)與結(jié)核分枝桿菌互作情況不同患者血液中宿主血清蛋白-細(xì)胞因子產(chǎn)生

水平不一?；诖耍珹hmad等借助超敏細(xì)胞因子檢測(cè)平臺(tái)-磁珠動(dòng)態(tài)捕獲

數(shù)字式單分子免疫分析陣列及機(jī)器算法，檢測(cè)IL-6、IL-8、IL-18和血管

內(nèi)皮生長(zhǎng)因子(VEGF)在患者體內(nèi)的產(chǎn)生水平，以此區(qū)別活動(dòng)性結(jié)核病和其

他疾病，研究結(jié)果表明該檢測(cè)系統(tǒng)的敏感度略低于WHO目標(biāo)產(chǎn)品目錄要

求，特異度超過該研究基于結(jié)核病患者體內(nèi)血液中宿主蛋白表達(dá)差

70%o

異以實(shí)現(xiàn)結(jié)核病初診分診作用，后續(xù)有望開發(fā)為結(jié)核病POCT類產(chǎn)品。

5.基于質(zhì)譜的呼氣檢測(cè)方法：1970年，美國化學(xué)家LinusPauling用氣相

色譜儀(gaschromatograph,GC)檢測(cè)到人類呼氣中的200多種揮發(fā)性

有機(jī)化合物(volatileorganiccompound,VOC),可用于評(píng)估身體健康

和疾病狀況。Zetola等通過分析肺結(jié)核患者呼氣中VOC成分診斷肺結(jié)核

并監(jiān)測(cè)肺結(jié)核治療過程中患者呼氣VOC成分變化，與對(duì)照組VOC相比,

診斷肺結(jié)核的敏感度為94.10%(95%CI:83.80%98.80%),特異度為

90.00%(95%CI:68.30%~98.80%),而肺結(jié)核治療過程中實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照

組患者的呼氣VOC均有變化，但對(duì)照組的變化更顯著，顯示呼氣檢測(cè)可

作為診斷肺結(jié)核的新型工具。eNose是近幾年在巴拉圭開發(fā)并使用的設(shè)備

之一，敏感度為,特異度為非侵入性的檢測(cè)對(duì)于兒童和

88%92%0VOC

危重癥患者診斷具有重要的意義。呼氣檢測(cè)技術(shù)在呼吸系統(tǒng)疾病診斷方面

有望成為便捷、快速、準(zhǔn)確的潛在診斷工具。

三、國內(nèi)結(jié)核病診斷領(lǐng)域面臨的主要挑戰(zhàn)及展望

1.我國結(jié)核病診斷領(lǐng)域進(jìn)展與挑戰(zhàn)并存：過去的20年盡管取得了顯著的

進(jìn)步，結(jié)核病診斷產(chǎn)品管線豐富，部分產(chǎn)品與國際處于并跑狀態(tài)，但是需

要承認(rèn)我國在結(jié)核病實(shí)驗(yàn)室診斷諸多領(lǐng)域與國際產(chǎn)品相比還表現(xiàn)出一定

的差距：首先，國內(nèi)產(chǎn)品原創(chuàng)性不高，主要以跟隨、仿制國外的產(chǎn)品為主，

缺乏核