改善人类的血清诊断结核病的机会,牛结核病,副结核

文摘

分枝杆菌infections-tuberculosis(结核病),牛结核病(bTB)和慢性细菌性肠炎(JD)——人类和动物的主要传染病。方法目前用于分枝杆菌感染的诊断包括细菌培养、核酸扩增,结核菌素皮肤试验,干扰素-γ试验和血清学。血清学测试要比其他方法更有优势,包括短的周转时间,相对简单的过程,和低成本。然而,当前结核病血清学诊断方法,bTB和JD展览低敏感性和/或特异性。最近的研究,旨在开发改进的血清学诊断的测试大多集中在识别有用的物种特异性蛋白抗原。回顾最近试图提高诊断测试性能表明,使用多个抗原可以改善这些分枝杆菌疾病的血清诊断的准确性。分枝杆菌也产生各种菌种非蛋白分子;然而,只有少数分子(如绳因子和lipoarabinomannan)到目前为止评估其有效性,作为诊断抗原。对结核病和bTB,发展中laboratory-free诊断方法的最新进展。新技术如微流体和台“芯片实验室”是有前途的新技术的例子,可以巩固发展laboratory-free诊断设备对这些分枝杆菌感染。

1。介绍

分枝杆菌感染的一个主要原因是世界上人类和动物的健康问题。结核分枝杆菌(MTB),牛结核分枝杆菌(MB)鸟型分支杆菌亚种副结核(地图)是人类的病原体结核(TB)、牛结核病(bTB)和慢性细菌性肠炎(JD),分别。在2009年,超过900万结核病例被报道,导致180万人死亡(1]。耐多药结核菌株和结核病和艾滋病毒合并感染出现的问题在全球范围内(2- - - - - -4]。尽管发达国家消除bTB很大进步,这种疾病负责全球30亿美元经济损失(5有些野生物种[]和仍然流行6,7]。地图是在美国68%的奶牛种群(8),JD负责每年2.2亿美元经济损失美国乳制品行业(9]。

控制措施对这些分枝杆菌疾病围绕着了解他们的流行病学和改善治疗/预防接种协议;然而,一个主要的瓶颈是缺乏有效的诊断方法2,10- - - - - -12]。因此,会有很多好处的发展快速、准确的诊断结核病在医疗点3](被定义为本文的即时诊断诊断方法,可以进行现场(如字段,床侧),有或没有一个实验室设施要求。Laboratory-free (lab-free)诊断的定义是医疗点诊断方法,不需要任何实验室设施)。同样,目前最常见的诊断测试,bTB的结核菌素皮肤试验(TST),不是实际控制bTB的野生动物,所以lab-free诊断设备在这种情况下也会有帮助。JD的诊断目前每年或每半年地诊断实验室进行。如果lab-free诊断设备成为可用的,这将减少长时间间隔和诊断的成本。因此,会有一个伟大的价值lab-free结核病诊断技术,bTB, JD (13,14]。

不幸的是,高效lab-free诊断设备对这些疾病还没有可用的(14,15]。在这里,因此,目前我们简要回顾和最近开发这三个分枝杆菌疾病的诊断方法和突出的潜在好处lab-free诊断。血清诊断以来最青睐的格式lab-free诊断方法的发展,我们本文关注的血清诊断方法在细菌培养等诊断方法和核酸扩增一定实验基础。

2。人类肺结核

2.1。背景

人类结核病引起结核分枝杆菌主要由MB,偶尔m . africanum(在本文中,我们关注MTB)。结核病是一种人类全世界发病率和死亡率的主要原因(16]。三分之一的世界人口是结核分枝杆菌感染1),虽然只有5 - 10%的感染者发展一个活跃的、危及生命的疾病。2009年,全世界180万人死亡的报告了940万例结核病(1,2,17]。

根据病机、传染性、免疫反应和治疗效果,结核病可分为三个主要的形式。第一个是结核病的活性形式(稍后通知),结果在一个快速发展的结核分枝杆菌临床症状在患者接触。稍后通知在只有5%的结核分枝杆菌感染个体发展;其余发展一个强大的获得性免疫反应没有临床症状,称为潜在的结核病(台)18]。第三种形式是耐多药结核病(患),构成大约5%的稍后通知(19]。患是由生物抵抗,至少,异烟肼和利福平(20.]。患的总体发病率远低于发达国家,在发展中国家,但是可以在移民人口和囚犯和免疫力低下的个人(21,22]。在过去的二十年里,感染艾滋病毒的出现导致了结核病/艾滋病毒合并感染的识别也促进活化稍后通知从资源和初级结核病的快速发展后最近接触MTB [23]。

控制结核病取决于以下因素:病例发现,治疗患者稍后通知,提高抗结核治疗,防止耐药性,识别资源,更好的疫苗接种战略易感个体(16]。所有这些因素将受益于一个更好的理解结核病感染的流行病学21)和更具成本效益的发展,以证据为基础的诊断方法(22]。有效的结核病诊断尤为重要,在第三世界国家,目前缺乏足够的诊断资源初级卫生保健中心。在这些国家,资源描述和患经常保持诊断,这有利于进一步传播。

目前,有许多替代诊断方法对结核病的诊断,与其他新兴传染病的结核病合并感染;简要回顾了。

2.2。成像和显微技术

射线成像仍广泛用于诊断结核病;然而,没有明确的诊断模式,所以这种方法只能用于结核病例的筛查。需要进一步的细菌检查确认(64年,65年]。染色痰涂片镜检或其他临床材料是最常见的测试稍后通知。这个相对廉价的方法可以进行快速在资源匮乏的地区;然而,它缺乏敏感性和需要大量的细菌(5000 - 10000年生物/样本)64年,66年在临床标本,通常不是这样的孩子,稍后通知晚期病人,和个人合并感染艾滋病毒。荧光显微镜、更敏感,但是它的应用程序是有限的高成本和相关问题的使用水银蒸汽灯在传统荧光显微镜(67年]。核酸扩增(NAA)化验发现有用稍后通知和患感染的诊断,具有较高的特异性和灵敏度,在几小时内可以提供结果。不幸的是,这些化验是昂贵的,需要一个实验室和训练有素的工作人员,和遭受贫穷的特异性在野外条件下64年,68年,69年]。

2.3。细菌培养和细胞介导Immune-Response-Based测试

细菌培养被认为是稍后通知诊断的金标准,有接近98%的特异性,在患的诊断也很有用。然而,细菌培养法患有低灵敏度(26 - 42%),延迟的结果(6 - 8周所需的文化增长),需要训练有素的人员和文化设施、文化考试的高成本。需要技术专长可以特别是发展中国家的问题。帕森斯等人推荐新技术包括尿抗原检测、化验基于挥发性标记,bead-based, flow-cytometric-based化验(3)——帮助解决这些问题,但是这些化验有待优化、建立临床实用程序。

结核菌素皮肤试验(TST)的检测dth皮内注射后的纯蛋白衍生物(产后抑郁症)提取热量杀死MTB-has被使用了近一个世纪。结核菌素的主要作用是确定资源描述个人和监控最近感染的高危人群。一些限制的测试包括高频错误的反应,需要后续访问产后抑郁症接种2 - 3天后,误导的结果由于混杂因素(如年龄、艾滋病毒感染和感染其他分枝杆菌物种或癌症),和积极的反应在稍后通知病人64年,67年,70年]。基于MTB-specific抗原的识别利用分子技术检测结核分枝杆菌的细胞介导免疫反应(CMI)感染了结核病的诊断。这些化验测量细胞因子的生产(主要是移行细胞(IFN -γMTB-infected个人])所产生的T细胞。最初的干扰素-γ分析是基于产后抑郁症抗原,但后来抗原MTB-specific抗原所取代,如early-secreted滤液蛋白质抗原目标(ESAT-6)和文化(CFP-10) [71年]。干扰素-γ化验确实提供了一种改进的诊断资源;然而,由于他们检测主机的存在对MTB的CMI反应抗原,需要新鲜的血液样本测试。无法区分稍后通知和资源描述,可怜的再现性,减少幼儿的功效是CMI-based诊断测试的其他问题(72年]。在发展中国家,结核菌素仍优于干扰素-γ试验由于其成本较低但患有儿童疗效低、重现性差,减少了诊断准确性台(72年- - - - - -74年]。

2.4。Humoral-Immune-Response-Based测试

在医疗资源的情况下,(设施和卫生保健提供者)是有限的,检测的血清学诊断方法anti-MTB抗体(即有一些优势。、简单、低成本和最低要求医疗资源)在上述诊断方法75年]。几个目标分子(抗原)被用来检测体液(anti-MTB抗体)的结核病患者的反应。早期的化验使用产后抑郁症或其他原油提取的抗原捕获anti-MTB抗体;然而,这些显示可怜的特异性,主要对可交叉反应的抗原抗体反应(即。结核分枝杆菌抗原通常存在于和其他分枝杆菌)[24]。随着分子技术改进,许多抗原血清学测试评估,尤其是在酶联immunosorbant试验的格式(ELISA)。一些主要的抗原用于这样的测试是在下面讨论。

抗原5,也称为38 kDa抗原,是最好的学习和大多数可用抗原MTB诊断由于其表达大肠杆菌系统。许多试图开发一种改进的结核病血清学试验已经利用这种抗原(30.,76年]。早期的研究报告在稍后通知病人(敏感性89%,特异性100%31日]。后来的研究显示更高的灵敏度,并演示了一个抗体水平之间的相关性和细菌负荷(77年- - - - - -80年]。总结了在评论文章(81年),检测抗体Antigen85复杂ELISA格式的敏感度达到50%;然而,这种复杂的高度可交叉反应的和经常在个人感染非典型分枝杆菌产生假阳性结果。细胞壁成分,称为线因子(trehalose-6 6′-dimycolate),用作抗原ELISA格式实现了84%的敏感性与特异性(100%32]。然而,在随后的研究中,结果表明:anticord因子抗体antituberculous化疗后下降,这使得它很难确定这类病人感染的状态(33]。血清学诊断的研究潜力的ESAT-6 [34,35]和CFP-10 [34,35,39,40也一直在进行。一个显示低敏感性(67%)和特异性(51%)ESAT-6 [34]。低灵敏度(48 - 63%)也已经报道了CFP-10 [34,82年]。在高发地区,无论是ESAT-6还是CFP-10抗原是有用的在区分稍后通知和资源34]。90年另一个抗原,Kp,被用于ELISA格式检测IgA抗体的蛋白质;结果,与NAA和其他血清学检测相比,表明anti-Kp 90抗体检测血清样本的78%和69%的样本滑膜,脑脊髓,脓肿体液(41]。

抗原60(室A60)是产后抑郁症(耐热性的主要组成部分83年,84年]。许多研究已经使用这种抗原,发现近100%的特异性(42),灵敏度从68年的91% (43,85年]。不幸的是,这个分子也在非病原的发现诺卡氏菌属和棒状杆菌属物种(83年]。30 kDa抗原(孤立的结核分枝杆菌的培养滤液,抗原85 (b)是用于点免疫测定,结果与标准板ELISA。点的特异性免疫测定和ELISA分别为92%和97%,分别和化验的敏感性分别为69%和78%,分别为(44]。进一步的研究表明,这种抗原不仅诊断稍后通知,还发现了nonprotective健康家庭联络小组的免疫反应(86年]。

苹果酸合成酶(MS),一个81 kDa蛋白质(结核分枝杆菌的存在文化滤液、细胞壁和细胞质亚细胞分数)是结核分枝杆菌所使用的乙醛酸途径的酶在细胞内的复制在巨噬细胞50]。研究与MS-based化验显示敏感性73%,特异性98%涂阳患者,建议女士是一个潜在的候选结核病诊断(82年,87年]。结核分枝杆菌的细胞壁也包含lipoarabinomannan (LAM);然而,它的使用作为诊断抗原测试是有限的由于免疫复合物的形成3]。LAM抗原被发现在稍后通知病人尿液,基于兰姆在尿样检测和测试开发(46,88年,89年]。

Steingart等人进行了密集的荟萃分析1990 - 2006年发表的67年的研究在商业血清学测试稍后通知(例如,检测出结核病和肺结核ELISA, ICT结核病测试)(75年]。抗原用于商业测试包括抗原60,38-Kda蛋白质,LAM和kp - 90。荟萃分析显示,估计诊断敏感性(0 - 100%)和特异性(31 - 100%)的研究是不稳定和不精确,这是符合世卫组织报告了2008年(90年]。

在结核分枝杆菌患者合并感染艾滋病毒和抗体水平生产结核抗原阴性的结核病患者不同于。例如,一个基于MS / MPT51 ELISA抗原显示,大约有80%的hiv阳性的积极反应,患有结核病患者和42%的艾滋病毒阴性,患有结核病患者(51]。Wanchu建议更好的诊断结核病需要重点发展multi-antigen-based测试和鉴定结核分枝杆菌的蛋白质增加艾滋病患者(91年]。

2.5。即时诊断和未来的方向

上述研究表明需要一种改进的诊断测试,最好是能够区分这三种不同形式的结核病感染和诊断结核感染艾滋病毒的存在。此外,由于大多数因结核病死亡发生在发展中国家,缺乏适当的实验室设施和专业培训,重要的是要开发一个简单,快速和有效的测试。爱视宝MTB / RIF化验最近用作患患和非即时诊断(92年,93年]。虽然简单的执行和高度敏感,这种分析是昂贵的94年]。迈克纳尼和戴利总结即时诊断的重要性(95年),建议三个重要领域的进展应该取得更好的医疗点结核病。第一种是通过识别的生物代谢,pathogen-derived标记将帮助理解这种疾病。第二个是有效的免疫层析法等技术和纳米技术的发展。第三是为了更好地理解经济和物流限制新测试的实现95年]。总之,迫切需要开发一个lab-free结核病诊断装置,减少疾病传播率,降低死亡率,并允许更快的治疗开始。

3所示。牛结核病

3.1。背景

牛结核病(bTB)所致牛结核分枝杆菌(MB),是一种感染,慢性但进步疾病表现为肉芽肿病变的形成不同程度的坏死,钙化,封装(11]。MB是已知感染并导致肺结核在各种各样的野生动物,家畜动物和人类。尽管bTB根除畜牧业的发达国家,在野生动物疾病仍然对畜牧业造成威胁,旅游经济,和野生动物保护11]。感染野生物种包括白尾鹿(Odocoileus virginianus在美国的几个州,欧亚獾(梅莱斯梅莱斯)在英国和爱尔兰共和国,和brushtail负鼠(而)在新西兰6]。全球经济损失每年从bTB总30亿美元(5]。在美国,4000万美元,在英国1亿年花在bTB管理仅在2008年- 2009年(5]。在发展中国家,bTB仍然引起严重关切的问题不仅对野生动物,而且对公共卫生、食品安全、和牲畜的经济产业。更准确的诊断bTB将减少不必要的牺牲健康的动物和bTB也将有助于更有效地控制。目前,后期诊断基于考试总值的病变,其次是组织病理学和文化,广泛用于监视bTB的野生动物,但是这种方法耗时且不能诊断早期感染(96年]。

3.2。细胞介导Immune-Response-Based-Testing

世界动物卫生组织规定的宰前诊断方法目前是皮内注射结核菌素皮肤试验(TST) [97年]。结核菌素是迄今为止最有效的测试用于根除bTB的发展中国家。测试是由注射体积小的牛结核菌素在动物的皮肤和触诊的皮肤厚度的变化在注射部位出现的后48 - 72小时。在大多数国家使用的结核菌素是来源于文化的MB AN5,现场应变隔离在英国大约1948年(5,26,96年]。结核菌素是,然而,容易造成假阳性反应一些动物由于接触环境分枝杆菌等m . avium和地图96年,98年- - - - - -One hundred.]。由于免疫抑制结核菌素也可能导致假阴性反应,对结核菌素脱敏,subpotent结核菌素的使用,和长时间暴露于一个字段应变96年]。已采取措施来改善使用特定抗原特异性,如ESAT-6 [101年)和鸡尾酒ESAT-6 / CFP-10 / MPB83;然而,这些研究仍然需要验证在更大的范围5]。

回顾的动物2 - 3天后应用结核菌检查他们的反应是劳动密集型的自由放养的野生动物(通常是不现实的)。另一种干扰素-γ分析是一个在体外血液测试基于测量CMI反应的动物感染MB (102年]。干扰素-γ分析通常使用进行产后抑郁症作为抗原,尽管最近的研究评估ESAT-6和CFP-10 [103年- - - - - -106年]。干扰素-一个问题γ分析,它是一个昂贵的过程,需要训练有素的人员进行测试(26,107年]。细菌的临床样本(即文化。,milk, blood, nasal swab, and cattle tissues) is considered to be the gold standard for bTB diagnosis but, the test requires a minimum of several weeks [96年,108年]。核酸扩增方法(例如,PCR)也用于bTB诊断,但这些方法是昂贵的,不如细菌学的文化敏感测试又需要一个训练有素的技术人员执行测试(96年,108年- - - - - -110年]。

3.3。体液Immune-Response-Based测试

另一种类型的免疫测试是基于检测体液免疫反应(即。抗体的生产)。抗体测试的主要优势是廉价和相对容易执行。然而,低灵敏度的抗体测试仍然是一个问题。已经几次开发ELISA测试对MB感染检测的抗体反应。产后抑郁症是用作抗原测量与MB感染动物的抗体反应(111年,112年),但产后抑郁症的交叉反应性密切相关的分枝杆菌物种一直是一个问题。奥氏小体(113年用准备MB作为抗原和报道低特异性(113年]。进一步的研究使用一个特定的蛋白质分离MB卡介苗(BCG)应变,MPB70仪器,作为发展的抗原bTB的诊断。使用MPB70取得更好的特异性(96.4%),但可怜的敏感性(18.1%)(114年- - - - - -116年]。Ag85复杂主要分泌的产品由MB BCG菌株和有三个主要组件:85 (31 kDa), 85 b (kDa 30日)和85 c (31.5 kDa)。这个复杂的强免疫原性,用于化验诊断结核病和bTB的发展。然而,低敏感性报道研究中使用Ag85 ELISA格式和归因于环境分枝杆菌感染造成的假阳性反应(54,81年,115年]。MPB83已经作为抗原在很多研究中,是一个非常有前途的候选人bTB血清诊断(53]。如结核节中所讨论的,LAM ESAT-6, CFP-10也被用作检测抗原抗体反应对MB (117年- - - - - -122年]。此外,随着分子生物学工具改善,重组蛋白已经被用作bTB的诊断抗原。自重组蛋白可以在大规模生产,成本效益和提供一致性的质量作为诊断抗原(55,123年,124年]。

3.4。即时诊断和未来的方向

的一个有前途的基于抗体的检测化验,多抗原打印Immuno-Assay (MAPIA),是基于固定在硝化纤维膜抗原的半自动的微灌,紧随其后的是标准显色免疫的发展。多抗原血清学测试使用一个鸡尾酒,如MPB83/70 ESAT-6, CFP10 [36]。在最近的一项研究中,与MPB83 seroreactivity鹿是89%;然而,MAPIA显示26%的假阳性(37]。基于这些MAPIA结果,新版本的快速诊断检测试纸测试格式MB感染,称为快速测试(RT),开发使用胶体金结合蛋白质a RT使用重组蛋白的MPB83和TBF10印到薄膜分别作为两个乐队或两者的结合抗原在一个测试线56]。RT的诊断敏感性实验感染鹿是79%,而在自然感染鹿(67%37]。Jaroso et al ., (125年)相比,RT与比较颈皮肤试验(有条件现金转移支付),发现类似的敏感性为80.1%。他们还发现,通过结合RT和有条件现金援助的结果,灵敏度为100%。建议结合使用RT和有条件现金援助的最大化bTB的敏感性检测(125年]。一些最近的研究得出结论,ESAT-6和CFP10(单独或作为鸡尾酒)更好的候选诊断bTB [126年- - - - - -128年]。

MAPIA和RT可以在现场情况,因此有助于进行有效的测试/ bTB的控制,尤其是在野生动物。然而,MAPIA测试结果的解释和RT依靠观察颜色开发的地带,这可能取决于审查员。更高的精度和一致性可以实现通过lab-free诊断装置,输出数值数据基于抗原抗体水平绑定MB(年代)。进一步,正如我们上面所讨论的,工作需要指向确定一个更好的抗原或抗原的结合,进一步提高诊断的敏感性和特异性。

4所示。慢性细菌性肠炎

4.1。背景

慢性细菌性肠炎(JD)或副结核是一种慢性传染性肠炎家养和野生反刍动物,导致牛奶产量的减少,营养不良,减肥,最终死亡129年,130年]。JD普遍全球,全球畜牧业产生重大影响。在美国,JD的病原体,鸟型分支杆菌无性系种群。副结核(地图),是发现在68%的牛奶场8),平均herd-level JD患病率约为22%。美国年度亏损乳制品行业地图感染引起的据估计为2.2亿美元(9]。经济损失与JD源自牛奶产量下降,生育能力下降,和更高的扑杀131年]。除了JD乳制品行业,对经济的影响可能是地图在克罗恩病过程中发挥作用,这是一个人类炎症性肠病(132年]。这些经济和可能的健康问题创建JD的迫切需要改进的控制。作为JD没有实际治疗方法是行之有效的,更好的理解传播,疾病的检测和管理的推荐程序控制(133年]。

4.2。细菌培养和细胞介导Immune-Response-Based测试

诊断测试检测感染地图可以归类为那些识别生物和识别机体的免疫反应。粪便培养地图使用Herrold蛋黄的介质(HEYM)已被视为标准测试JD诊断;然而,只要16周才能看到一个可观测的增长。其他方法,比如使用BACTEC放射性液体培养(134年,135年和MGIT培养基136年检查了),减少文化的时间,但这些方法需要专家和相对昂贵。基于聚合酶链反应(PCR)的诊断使用IS900插入序列(137年],HspX [138年),或F57 DNA片段(139年),在怀疑动物的粪便也可以使用。此PCR方法快得多,但比文化测试不敏感,因为PCR反应物质可以抑制的粪便。动物开发CMI和体液反应对地图。CMI-based诊断测试,干扰素-γ分析,评估使用实验感染牛的血液样本。研究表明,干扰素-γ试验检测地图感染的早期阶段JD (140年,141年];然而,干扰素,γ血液化验受到抗原刺激和sampling-storage条件(142年,143年]。这表明干扰素-γ测试需要进一步优化。

4.3。体液Immune-Response-Based测试

三个不同的测试是用来测量在JD抗体反应:补体结合,琼脂凝胶免疫扩散和ELISA。补体结合和琼脂免疫扩散试验都遭受贫穷的灵敏度(144年),所以最近的一份报告表明,elisa在最好的三种方法控制JD在奶制品和牛肉群(133年]。JD使用ELISA诊断已报告在许多先前的研究使用不同的抗原(28,29日,48,63年,141年,145年- - - - - -151年]。这些研究中使用的抗原用原浆抗原(PPA) [28,29日,146年,147年,149年,150年),lipoarabinomannan (LAM) [48)、文化滤液的地图(63年),和地图蛋白质- 1152和1156151年)测试抗体地图。梁等人描述了原油混合抗原称为PPA,由彻底的物理破坏的分枝杆菌杆菌清除细胞碎片和细胞壁成分(152年]。虽然许多调查人员准备了PPA准备使用各种协议,它包含蛋白质非常类似于蛋白质在分枝杆菌物种密切相关。林是一个组件的分枝杆菌细胞壁的物种(120年,其核心结构分枝杆菌物种之间共享(153年]。

斯威尼等人测试牛奶和血清样本LAM-based ELISA检测抗体对JD诊断和发现,敏感性和特异性的ELISA相似(即无论测试样品。、牛奶和血清)[48]。麦肯纳et al。49]PPA-based ELISA诊断性能和LAM-based ELISA相比使用粪便文化测试作为黄金标准。敏感性和特异性高于PPA-based ELISA的LAM-ELISA [49]。PPA和林都包含在分枝杆菌结构常见物种,所以使用这些分子诊断抗原可以引起假阳性反应在动物感染环境分枝杆菌以外的地图(154年]。

Bannantine等人18纯化重组蛋白ELISA检测血清诊断格式的绵羊的副结核。他们发现地图蛋白质0862年和3786年最强的抗体反应和地图蛋白质2116 c最弱58]。心等人使用文化地图应变的滤液,JTC, ELISA格式JD JTC-ELISA[诊断和命名方法63年]。JTC-ELISA显示敏感性(56.3%)显著高于商业ELISA测试(28 - 44%)和执行有效的血清和牛奶样品。正如上面提到的,推荐的控制措施对JD测试群通过ELISA方法但目前ELISA检测灵敏度较低(28 - 44.5%)29日]。我们以前报道,地图的表面抗原能够检测anti-MAP血清中抗体在JD的早期阶段(59,60]。自已知分枝杆菌表达菌种油脂的分子表面,表面抗原提取轻轻混合地图与各种有机绑定解决方案和检测抗体ELISA格式(61年]。从地图用80%乙醇提取的抗原抗体之间的最大区别在JD-negative绑定,JD-positive血清样本(61年]。ELISA测试开发使用乙醇提取物已经被命名为乙醇涡ELISA (EVELISA)。EVELISA的结果显示,98.4%的JD-positive样本比水平较高的抗体绑定JD-negative样本,而阳性抗体绑定在一个商业的百分比ELISA试验(50%61年]。通过使用薄层色谱法,菌种油脂的分子检测乙醇提取物(未发表的数据)。Eckstein等人报道,种特异的抗原lipopeptides(例如,Para-LP-01)存在表面的地图(155年),和高灵敏度的EVELISA可能归因于这些lipopeptides。

JD ELISA,以及其他方法诊断,需要在诊断实验室使用人员进行微生物学专业知识,分子生物学和免疫学。这需要一个劳动密集型的过程涉及到适当的容器收集样本、索引、包装和运输。此外,每样成本相对高挥发性的样品目前的粪便文化、PCR、ELISA测试16 - 19美元,25美元,5 - 6美元,分别,这并不包括成本与网站访问和样本收集和运输133年]。因为当前的劳动力和成本JD诊断、筛查的牲畜JD一般在6 - 12个月的时间间隔。在这个时间间隔内,nonshedding动物可以成为棚友和low-shedding动物可以成为高棚友,从而传播地图感染广泛的群体。这个相对较长的时间间隔JD筛选试验,结合低灵敏度的当前的诊断测试,可能是一个原因,地图感染仍如此普遍在美国奶制品和牛肉行业。

4.4。即时诊断和未来的方向

控制JD需要更好的理解地图在奶牛的传播,也可以通过连续监测感染使用lab-free诊断设备。lab-free诊断设备的发展,微流控技术在过去的十年中已经开始使用(15]。微流控设备是最先进的工具,生化和免疫分析灵敏度高,只需要很短的时间,少量的试剂,不需要专家操作符(13,14,156年]。在我们最近的研究中,我们开发了一个原型lab-free JD利用微流控技术和诊断设备中使用的抗原EVELISA测试(157年]。设备是由微流体通道/室电极,为荧光激发光源,光探测器。EVELISA抗原固定在微通道和反应顺序与牛血清样本和荧光标记二次抗体。液体流量控制采用交流信号的电极微通道。进一步加速了antibody-antigen交互创建液体漩涡通过交流信号反应室。该系统的主要优势是它的低成本、超轻便式,和一次性芯片免疫反应,检测抗体的能力在20分钟(157年]。

5。结论

在用于结核病的诊断方法、bTB JD,血清学方法有一些引人注目的优势,包括短的周转时间,简单的程序,和低成本。然而,总结如表1,先前的血清诊断报告表明缺乏诊断准确性和/或insufficient-tested样本验证估计的诊断准确性。当前的血清诊断的诊断精度低分枝杆菌感染可能是由于假阳性反应(导致低特异性),因接触一些其他测试个人不致病的环境细菌。最近的研究表明,使用多个物种特异性抗原可能提高分枝杆菌的血清诊断疾病的诊断准确性。一些非蛋白质分子(绳因素和lipoarabinomannan)同时进行了对分枝杆菌感染的血清诊断。由于分枝杆菌产生多种菌种非蛋白分子,进一步确定非蛋白诊断抗原可能是一个有用的贡献为结核病的发展更具体的测试,bTB, JD。

大多数,如果不是全部,分枝杆菌感染是目前诊断测试的进行一个诊断实验室,导致成本样本处理和/或长期的周转时间。Lab-free诊断设备将有价值的理解分枝杆菌感染的流行病学和促进他们的控制。新技术的出现,微流控芯片实验室(LOC),前景可观的加速lab-free诊断设备的发展对这些分枝杆菌感染。LOC指小型的设备可以执行单个或多个实验室程序在芯片上的足迹只有几英寸大小(158年]。开发了许多loc生化检测,检测小颗粒(细胞和细菌),单细胞分析,分析等等。因为它的体积小,功能的自动化,技术的发展提供了机会医疗点诊断设备对各种疾病和生理条件。在过去的十年中,疯狂的技术已经被用于开发抗体检测化验(159年,160年]。免疫测定的原理是一样的常规血清学tests-detection固定化诊断抗原抗体绑定。然而,整个试验过程(抗体反应,清洗,检测)进行微流体系统(对于)。微通道中液流控制的电动流体处理的驱使流体处理,或被动的毛细力流体处理160年]。检测抗体绑定的代码行是基于光学或nonoptical检测方法(159年]。最常见的类型的光学检测系统是荧光检测和表面等离子体共振。荧光检测是非常有用的技术由于其灵敏度高、易于集成的标签标记(159年]。表面等离子体共振技术是基于测量等离子体模式的变化由于生物分子绑定(抗体)表面(固定化抗原)161年]。nonoptical检测系统主要是基于测量变化的电化学性能由于分子反应表面的相互作用。这种方法(即。,a label-free sensor) does not require cumbersome detection system and therefore makes the LOC device relatively small and inexpensive [161年]。尽管发展lab-free分枝杆菌疾病的诊断还处于婴儿阶段,最近的一项研究证明了结核分枝杆菌检测使用荧光标记(95年,162年]。同时,我们最近报道,一个原型JD-positive LOC-based系统可以检测抗体的血清在20分钟157年]。此外,系统转换为一个label-free系统使用一个电化学检测,减少了检测时间2分钟(未发表的数据)。

种专一性的结合(多)抗原和LOC技术可能会导致一个精确的现场(攷虑)诊断设备的发展,从而促进分枝杆菌感染的有效控制。

确认

我们的项目与此相关的评论支持2011 UT AgResearch和扩展创新格兰特(Eda),但研究基金会技术成熟基金(Eda), UT M-CERV种子格兰特(Eda), g·j·希克林·NIMBioS支持,NIMBioS研究生研究助理职务(a·瓦德瓦)。

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