POCT在临床微生物学检验领域中的应用

发布时间:2020-10-23       作者:吴文娟       来源:临床实验室        浏览:2778       收藏: 0

作者:吴文娟  高兴辉  汤一苇

【摘要】POCT是即时或床边检验,具有快捷、简便、高效等特点,可提供高质量和及时的医疗服务,在家庭、社区、诊所等地方有广泛应用。目前临床微生物领域的主要检测方法有直接形态学检查、抗原检测、抗体检测、微生物培养、核酸检测。POCT在临床微生物检测主要应用于抗原、抗体和核酸检测等。本文将主要集中于POCT在结核分枝杆菌检测、HIV/AIDS的诊断及监测、化脓性链球菌检测、呼吸道感染病毒检测等方面的应用现状进行阐述。

【关键词】POCT;临床微生物;检测;应用

POCT(Point of Care Testing),是即时或床边检验,指在病人寻求医疗服务场所所做的检测。美国相关学会对POCT定义为“用于在患者所在地或者附近开展、不需要永久性固定场所、可在临床实验室区域以外进行的检测方法”[1]。相比传统的实验室检验,POCT具有快速便捷、操作简便、高效、成本低、时间短等特点,不受时间、地点限制、24小时全方位为病人服务[2]。POCT产品在家庭、社区保健站、诊所、第三方实验室和医院的病房、门诊、急诊、监护室、手术室等地方得到广泛地应用 ,见表1[3]

一、POCT在临床微生物领域中的应用

目前在临床微生物领域的主要检测方法平台有直接形态学检查、抗原检测、抗体检测、微生物培养、分子生物学检测。直接形态学检查包括肉眼或显微镜观察,主要用于初筛并提示进一步检查方向,临床上应用广泛,其优点是快速经济,缺点是灵敏度低,很少用于确诊;抗原检测在临床上广泛应用于床边检测,其优点是快速简单,特异性较好,缺点是灵敏度低;抗体检测主要用于流行病学调查和回顾性诊断,缺点是有交叉反应,灵敏度和特异性较差;微生物培养主要包括琼脂肉汤等无生命培养基和组织细胞等有生命培养基培养,是病原学诊断的金标准,其优点是灵敏度和特异性高,用于确诊并提供进一步分析,缺点是耗时长且只适合于可培养病原体;分子生物学检测可用于定性或定量检测,临床应用较为广泛,其优点是高灵敏度和高特异性,缺点是对实验室硬件设施、技术人员要求较高,检查结果的解释和临床应用指导也较为复杂[4-6]

POCT临床微生物检测主要应用于抗原、抗体和核酸检测等。POCT抗原检测主要用侧流免疫层析法,如A群链球菌抗原检测、甲型/乙型流感病毒抗原检测、幽门螺杆菌抗原检测等。POCT抗体检测在HIV、梅毒、疟疾、登革热等疾病的筛查中得到广泛应用。POCT分子生物学检测由于高灵敏性,在呼吸道病毒、结核分枝杆菌、HIV、HBV、HCV等感染病的诊断和治疗起到非常重要作用,见表2[7-9]

二、POCT在结核分枝杆菌检测的应用

结核分枝杆菌是引起结核病的病原体。1882年由德国细菌学家Robert Koch发现并证明为人类结核病的病原菌,该菌可侵犯全身各器官,以引起肺结核最多见。结核分枝杆菌的检测仍极大程度地依赖于传统微生物实验室的显微镜检或培养方法。显微镜检方法虽简单经济,但灵敏度低和特异性低;培养方法是金标准,缺点是要求高、耗时长;结核菌素试验对活动性结核灵敏度较高,特异性较差,容易出现假阴性和假阳性结果;γ-干扰素释放试验操作复杂,费用高,不能用于活动性结核的诊断;分子生物学检测在结核病诊断中具有敏感性高、特异度强,快速等优点,可用于结核病的诊断。

由于POCT检测具有简单、快捷、高效、廉价的技术,受到人们越来越多的青睐[10]。目前结核分枝杆菌POCT检测主要集中在分子生物学方面,有Minilab结核检测、优思达结核分枝杆菌快速检测、Xpert MTB/RIF检测等,其中Xpert MTB/RIF应用最广泛,可以直接从原始痰标本中快速、敏感地检出结核分枝杆菌和利福平耐药性。同时WHO认可并推荐Xpert MTB/RIF在结核病防治规划中的应用[11, 12]。相比于其他实验室检测方法,Xpert MTB/RIF检测会显著降低结核患者开始正确结核治疗的时间,时间中位数可由7天缩短到1天[13]

三、POCT用于HIV/AIDS的诊断及监测

人类免疫缺陷病毒(HIV)是引起艾滋病(AIDS)的病原体,HIV病毒侵入人体,能破坏人体的免疫系统,令感染者逐渐丧失对各种疾病的抵抗能力,最后导致死亡。HIV是一种逆转录病毒,其病毒颗粒呈球形,核心呈中空锥形,由两条相同的单链RNA链、逆转录酶和蛋白质组成。

HIV/AIDS诊断的主要方法有血清学检测和HIV核酸检测。最新的血清学检测涵盖了HIV抗原和HIV抗体,此检测包括初筛试验和确诊试验。初筛试验包括酶联免疫吸附试验、化学发光或免疫荧光试验、HIV快速检测。酶联免疫吸附试验多为HIV抗体检测,快速简单,但灵敏度和特异性较低;化学发光或免疫荧光试验既可检测抗体,又可以联合检测p24抗原,灵敏度和特异性较高。确诊试验常用免疫印迹试验,这也是一种抗体检测,用于HIV/AIDS的确诊,现在被另外一种酶免或分子方法所取代。HIV核酸检测主要检测HIV的病毒载量,用于抗病毒治疗的监测[14]

POCT检测在HIV/AIDS早期筛查和诊断中应用广泛,其主要方法是侧流免疫层析。基于侧流免疫层析法的HIV POCT检测产品可用于指血全血、静脉全血、血浆或口腔标本的检测,可同时进行HIV抗原与抗体检测,第四代HIV POCT产品与参考实验室方法相比,灵敏度可达91%-100%[15]

HIV/AIDS治疗监测的主要检测方法有HIV核酸定量检测、CD4+T淋巴细胞检测和HIV基因型耐药监测等。POCT检测在HIV/AIDS的治疗监测中常用方法是核酸定量检测,如Xpert HIV-1定量检测,其灵敏度和准确度高,帮助医生及时发现疗效和调整治疗方案[16]。HIV POCT检测产品的普及应用,可帮助AIDS患者尽早确诊和抗病毒治疗,同时可以减少AIDS传播的发生[17]

四、POCT用于检测化脓性链球菌

急性咽炎是儿科病人和肺孢子菌肺炎患者就诊的最常见原因,小儿咽炎以病毒性咽炎居多,化脓性链球菌(又称A群链球菌)咽炎约占15%,但是临床上难以区分链球菌性咽炎和非链球菌性咽炎。由于早期鉴别能够缩短临床病程,早期治疗能够预防疾病传播及其后遗症,所以急性咽炎的早期鉴别和早期治疗是十分重要的。目前A群链球菌的实验室诊断方法主要包括:

1)咽喉拭子快速抗原检测,其缺点是灵敏度低,若检测结果为阴性,则需要病原体培养或PCR检测;

2)病原体培养检测,这种方法仍然是金标准,细菌培养后需要通过凝集试验鉴定A群链球菌。

POCT检测A群链球菌的产品有很多,最常用的POCT检测方法是侧流免疫层析法,其中Alere i Strep A Test抗体检测、BD Veritor System抗体检测和QuikRead go Strep A抗原检测的灵敏度可达76%-100%[18]。还有A 群链球菌POCT分子检测有Cobas Liat、Luminex Aries、Xpert Xpress Strep A。与细菌培养方法相比,这三种方法的灵敏度都达到95%以上,其中Xpert Xpress Strep A灵敏度达到了100%[19, 20]。A群链球菌的POCT检测有利于急性咽炎患者的抗生素合理使用,降低抗生素的不良影响和耐药性的出现[21]

五、POCT用于呼吸道感染病毒检测

呼吸道感染病毒主要有流感病毒、呼吸道合胞病毒、新型冠状病毒等,其传播途径主要是呼吸道飞沫和密切接触等。流感病毒属于正粘病毒科,分为人流感病毒和动物流感病毒,其中人流感病毒分为甲、乙、丙三型,是流感的病原体。其中甲型流感病毒抗原性易发生变异,多次引起世界性大流行,如1918-1919年的大流行中,全世界至少有2000万-4000万人死于流感;乙型流感病毒对人类致病性也比较强,还没有引起过世界性大流行;丙型流感病毒只引起人类不明显的或轻微的上呼吸道感染,很少造成流行。呼吸道合胞病毒属副粘病毒科,是引起小儿病毒性肺炎最常见的病原,可引起间质性肺炎及毛细支气管炎。新型冠状病毒属于β属的冠状病毒,引起新型冠状病毒肺炎[22]

呼吸道感染病毒的实验室诊断有抗原检测、抗体检测、病毒培养、单重或多重分子检测方法。免疫层析法的抗原检测简单快速,灵敏度低,容易漏检;间接免疫荧光法的抗体检测时间较长,灵敏度一般;病毒培养有高灵敏度和特异性,耗时长,操作复杂;分子检测方法具有高灵敏度和特异性,耗时较长,检测成本高。  

POCT在呼吸道感染病毒检测方面应用十分广泛,最常用POCT是酶免法抗原检测。酶免法的POCT检测灵敏度仅有30%-90%,容易发生假阴性结果。大约40%美国流感患者诊断与流感的POCT检测相关,该方法降低了抗生素使用[23]。流感和呼吸道合胞病毒的POCT产品在儿童急诊广泛应用,改善奥司他韦的处方,加强抗菌药物管理,减少报销费用和降低实验室费用[24]

新冠病毒POCT检测产品有抗体和分子POCT产品等,主要用于快速筛查和诊断新冠病毒感染者,控制疫情的传播[25]。随着分子技术的发展,流感病毒、呼吸道合胞病毒的分子POCT产品不断涌现,包括Roche Cobas Liat Influenza A/B & RSV试剂盒、Hologic Panther Fusion Flu A/B/RSV试剂盒、Luminex Aries Flu A/B & RSV试剂盒、Diasorin Simplexa Flu A/B & RSV试剂盒、BioFire FilmArray respiratory panel试剂盒、Cepheid Xpert Xpress Flu/RSV试剂盒等[26];新型冠状病毒的分子POCT产品有Cepheid Xpert Xpress SARS-CoV-2试剂盒、Abbott ID NOW SARS-CoV-2试剂盒、Roche Cobas SARS-CoV-2试剂盒、华大基因的新冠病毒核酸检测试剂盒、圣湘生物的新冠病毒核酸检测试剂盒、之江生物的新冠病毒核酸检测试剂盒等[27]。这些分子POCT产品提高了呼吸道感染病毒检测速度和准确度,可以随机进行与批量处理,实现单种病毒检测和多种病毒检测实时检测[28, 29]

Cepheid最新的呼吸道病毒四联检试剂盒Xpert Xpress SARS-CoV-2/Flu/RSV是检测新型冠状病毒/流感病毒/呼吸道合胞病毒的分子POCT产品,可同时用于SARS-CoV-2、Flu A、Flu B、RSV RNA的体外定性检测与鉴定检测,只需37分钟即可完成检测。

六、医院感染控制和重症感染及生殖健康等领域应用

在感染性疾病方面Cepheid有较全面的POCT分子检测产品,包括了医院获得性感染、危重感染、性健康/妇女健康、病毒等多个领域。其中医院获得性感染领域有金黄色葡萄球菌/耐甲氧西林金黄色葡萄球菌、艰难梭菌、耐万古霉素肠球菌、碳青霉烯耐药基因和诺和病毒等POCT分子检测,与培养法相比,这些检测简便、时间短、敏感高、结果准确,有利于患者得到及时准确的治疗和感染得到及时控制。Xpert® SA Nasal Complete试剂可用1小时完成金黄色葡萄球菌和耐甲氧西林金黄色葡萄球菌的定植检测,用于术前筛查;Xpert® C.difficile试剂在45分钟内检测产毒型艰难梭菌,用于艰难梭菌感染的检测,指导治疗;Xpert® Carba-R可48分钟内检测和鉴定直肠拭子样本和纯菌落中5大碳青霉烯耐药基因blaKPC、blaNDM、blaVIM、blaIMP和blaOXA-48,用于医院内定植于患者体内的碳青霉烯类耐药菌检测,辅助感染控制。

公共卫生染领域有A群链球菌、流感/呼吸道合胞病毒、结核、肠病毒和埃博拉病毒等POCT分子检测,这些检测速度快,准确度高,有利于患者得到精准治疗,降低抗生素使用,改善患者的预后。Xpert® Xpress Strep A试剂最快约18分钟内完成对A族链球菌在患者近旁的检测,用于咽炎病因的检测与鉴定,指导抗生素用药;Xpert® Xpress Flu/RSV试剂用30分钟检测甲型流感病毒、乙型流感病毒和呼吸道合胞病毒,用于流感症状疾病的检测与鉴定,辅助感染控制;Xpert® MTB/RIF试剂约2.5小时内同时报告结核及利福平耐药,用于结核病的筛查、诊断,指导用药。

妇女健康/性健康领域有沙眼衣原体、淋球菌、阴道毛滴虫、人乳头瘤病毒和B族链球菌等POCT分子检测,这些检测能够快速筛查感染者,降低疾病传播的风险。其中Xpert® CT/NG Assay试剂约90分钟检测和鉴别沙眼衣原体与淋球菌,用于性传播疾病的筛查和诊断。血源性感染领域有HIV、HBV、HCV等POCT分子检测,这些检测能够及时监测患者治疗效果和及时调整治疗方案,详见表3。其中Xpert® HIV-1 Viral Load试剂约90分钟完成HIV-1病毒载量的检测,用于艾滋病治疗监测和管理。表明POCT分子检测因简便、快捷、准确等优点,在感染性疾病的早期诊断、治疗监测和传播控制等方面具有广泛应用前景[4, 5, 9, 21]

总 结

POCT是当前临床微生物领域应用的热点,相比传统病原学检测方法,POCT在诊断上更加快速和灵敏。在医疗卫生基础设施建设薄弱的地方,特别是医疗资源匮乏的地方,人们获取高质量和及时的医疗服务是一个挑战。POCT有潜力帮助改善当地的感染管理水平。POCT是初级卫生保健机构和公共卫生应急救治中提供给患者的现场快速检测方法,对传染病管控和提升卫生经济效益有极为重要的作用。随着分子技术发展,分子POCT方法能够缩短样本检测时间,同时能保证高特异性和敏感性,在现有基础上,开发出针对多重微生物靶标的分子诊断试剂和仪器,仍将是POCT技术的发展方向。

表1. POCT产品应用范围

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表2. POCT在临床微生物领域的地位

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表3. Cepheid公司主要的POCT分子产品

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