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埃博拉病毒病的诊断:过去、现在和未来

病毒字符串映像

埃博拉病毒病(EVD)的实验室诊断在疫情应对工作中发挥关键作用;然而,在资源贫乏的环境中建立这种高生物安全水平病原体的检测策略仍然极具挑战性。自1976年通过传统病毒培养技术和电子显微镜发现埃博拉病毒以来,诊断方法已趋向于更快、更准确的分子检测。2014-2015年西非埃博拉疫情的空前规模刺激了该领域的非凡创新。

在这篇文章中,我们描述了埃博拉病毒疾病诊断测试的发展,涉及到它的过去,现在和未来。随着新的诊断技术的出现,对临床医生来说,了解这些工具的分析和实践优势和局限性将变得越来越重要。最终,针对特定环境的最佳诊断方法将取决于多种因素,包括人群特征和疾病流行率、医疗保健环境类型、培训要求、区域实验室能力、监管状况和成本。

埃博拉病毒感染检测方法

埃博拉病毒的检测工具分为三个基本类别:(i)检测针对病毒产生的宿主抗体的血清学检测,(ii)检测病毒蛋白质的抗原检测,以及(iii)检测病毒核糖核酸(RNA)序列的分子检测。特定的抗病毒抗体可以持续数年,但急性疾病期间抗体反应的起病时间不同,使得血清学成为一种最低限度的诊断工具。相反,抗原检测和分子检测已被证明对急性诊断非常有效,因为血液中的病毒水平通常在出现症状的头几天内上升到较高水平。

埃博拉病毒感染后的潜伏期通常为3至13天,尚未有任何检测显示能够在出现症状之前检测出埃博拉病毒。一些诊断检测已设计用于广泛检测埃博拉病毒感染,而其他诊断检测则用于区分五种已知的埃博拉病毒(扎伊尔/埃博拉[EBOV]、苏丹[SUDV]、泰森林[TAFV]、莱斯顿[RESTV]和本迪布焦[BDBV])。人类埃博拉病毒病的主要暴发可归因于EBOV、SUDV和BDBV;在2014-2015年疫情之前,埃博拉病毒病暴发的起源仅限于五个非洲国家:刚果民主共和国(前扎伊尔)、苏丹、加蓬、乌干达和刚果共和国。

细胞培养

确认埃博拉病毒存在的传统金标准方法是使用Vero E6非洲绿猴肾细胞在细胞培养中分离病毒。虽然通过这些方法检测埃博拉病毒是确定的,但这些方法需要生物安全4级(BSL-4)控制,并且通常仅限于研究和公共卫生实验室。

抗体检测

自1976年首次对埃博拉病毒暴发进行调查以来,用于检测特定抗病毒抗体的血清学分析一直用于证明目前或以前感染了埃博拉病毒。间接荧光抗体检测试验(IFAT)被认为敏感性和特异性不佳,且BSL-4生物安全有要求,不适合大规模诊断。

用于检测埃博拉病毒特异性IgM和IgG抗体的酶联免疫吸附试验(ELISA)的开发为血清学检测提供了一种更快、更高通量的系统。利用重组病毒蛋白的elisa也已经开发出来,但迄今为止,它们似乎还没有得到临床应用的验证。有限的数据可用来评估这些elisa的敏感性或特异性。

检测血液中循环的病毒蛋白抗原为有症状患者诊断急性EVD提供了可靠的方法。美国陆军传染病医学研究所(USAMRIID)首先开发了用于检测埃博拉病毒抗原的ELISA。通过这种方法,早在出现症状的第一天就可以在血清中检测到病毒抗原。利用单克隆抗体的ELISA抗原检测试验在临床上还没有报道,因为实时逆转录聚合酶链反应(RT-PCR)技术现在已经取代了这些试验。在最近的疫情爆发期间,横向流动免疫测定(lfi)成为护理点的强大工具。

常规rt - pcr

这些检测使用聚合酶链式反应(PCR)扩增L聚合酶、糖蛋白GP和核蛋白NP基因。该方法的一个重要优点是,在症状出现当天采集的两份标本中,RT-PCR检测到的病毒RNA在该时间点均为抗原阴性。传统RT-PCR的早期应用表明,它也能很好地检测唾液和精液等其他体液中的病毒。

实时RT-PCR

这是在21世纪初首次开发和测试的。已经发现,较低的阈值(Ct)值与较高的病毒拷贝数相关,死亡率也较高。由于现有数据表明,在发病的前72小时内,实时RT-PCR对RNA的检测是可变的,目前的指南建议,在这段时间内检测呈阴性的疑似EVD患者应在出现症状的72小时后重新检测。与传统RT-PCR相比,它产生的结果更快(通常为2 - 3小时);公共卫生参考实验室现在采用实时RTPCR检测方法。

自动实时RT-PCR

近年来开发了几种全自动PCR平台,可在90分钟或更短时间内产生结果。Xpert埃博拉检测(Cepheid)是一种自动的、基于盒式系统,用于RNA提取和实时RT-PCR检测EBOV、NP和GP基因。

BioFire Defense FilmArray检测(FilmArray biothreat - test和FilmArray NGDS BT-E assay)是用于EBOV L基因检测的自动实时RT-PCR检测。FilmArray Biothreat-E测试适用于全血和配对尿液标本,而FilmArray NGDS BT-E测试可用于全血、血浆和血清标本。

快速抗原检测试验

三种EVD快速诊断测试(RDTs)是横向流动免疫测定(lfi)ReEBOV (Corgenix, Inc)检测VP40基质蛋白(EBOV, SUDV, BDBV),灵敏度100%,特异性92%。OraSure快速埃博拉快速抗原检测(OraSure Technologies, Inc)除全血外,还可在尸液中进行,灵敏度为84%,特异性为98%。另一种快速抗原检测方法是SD Q (SD Biosensor),其灵敏度为84.9%,特异性为99.7%。

2014-2015年流行病的病毒测序

病毒测序工具有可能有利于在新出现的疫情背景下的诊断工作,识别正在发生的疫情中负责新传播链的病毒株,估计病毒突变率,并分析病毒突变对分子诊断性能的影响。在2014-2015年疫情期间,下一代测序(NGS)平台能够在相对较短的时间内对大量病毒基因组进行表征。

总结及未来发展方向

新型诊断平台,如自动化naat和快速抗原检测检测(RDT),可用于分散的医疗保健环境,实验室基础设施最少,可能在未来发挥重要作用。世卫组织建议在不能立即进行RT-PCR检测时进行RDT。随着越来越多的临床验证数据的可用和实践经验的积累,地方监管机构将与世卫组织合作,负责开发针对高流行度暴发和低流行度监测情况下不同卫生保健环境的最新EVD检测算法。

标签:微生物学
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在本报告中,我们强调了在Medlab中东会谈中分享的观点,揭示了实验室专业人员目前面临的挑战,以及在这个复杂时代增强他们能力所需的变化。

本报告是与Siemens Healthineers联合编写的,Siemens Healthineers是一家领先的医疗技术公司,致力于帮助医疗专业人员提供高质量的医疗服务。

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