病原学检查技术横向比较
    2019-12-16

病原学检查技术横向比较

病原学(Etiology)是指专门研究疾病形成的原因。病原学是指引或促成心理和医学问题的形成的因素,是医学中一门基础科学。

病原学通过研究、了解障碍为什么会发生,它的起源是什么,它如何影响思维、情感和行为过程可能会帮助我们找到新的治疗途径,而且如果理想的话,还可以预防在先。

目前,病原学检查技术主要有抗原检查、染色法、培养法、多重PCR法、新一代基因测序技术(NGS)、纳米孔测序以及微流控芯片法等。本文将对上述的技术进行简单的横向对比,目的在于让大家可以根据实际需求来选择合适的检查技术。

一、抗原检查

细菌抗原检测是指用已知细菌抗体检测患者体内有无相应抗原的方法,用于细菌感染性疾病的辅助诊断,如脑膜炎奈瑟菌、淋病奈瑟菌、链球菌(化脓性链球菌、无乳链球菌、肺炎链球菌等)、致病性大肠埃希菌、志贺菌、沙门菌及军团菌等检测。

该项技术利用已知特异性抗体检测标本中病原菌抗原成分可做出快速诊断,即使患者曾使用抗生素,细菌生长被抑制,利用培养方法不能检出细菌,因尚有特异抗原存在,仍可通过检测病原菌抗原明确病因。

同时,该项技术利用抗体/抗原对应关系检测,具有简单快捷、特异性高、检测时间短(最快可在10分钟内完成检测)等优点。因此,该项技术临床上主要用于门诊快检。

然而,因为采用抗体/抗原对应关系检测,该项技术存在检测通量低(1~2种)、灵敏度较低的问题。

二、染色法

染色是生物显微玻片标本制作中最重要的环节之一。先把破坏细胞膜的选择透过性,再使用染色剂,将生物组织浸入染色剂内,使组织细胞的某一部分染上与其他部分不同的颜色或深度不同的颜色,产生不同的折射率,以便观察。

常用的细胞染色方法有:

1、简单染色法,常用碱性染料如美蓝等进行简单染色;

2、革兰氏染色法,主要包括结晶紫初染、碘液媒染、乙醇(或丙酮)脱色以及番红复染等四个过程;

3、瑞氏染色法,瑞氏染料溶剂主要是由伊红美蓝组成;

4、吉姆萨染色法,吉姆萨染色原理与结果和瑞特染色法基本相同;

5、细胞免疫荧光染色法,免疫荧光染色的主要原理是利用抗原抗体之间的特异性结合。

另外,银染法也较常用。当组织块浸入硝酸银溶液中时,有的组织结构能直接把硝酸银还原,使银粒附于其上,呈棕黑色或棕黄色。有些结构本身对硝酸银无直接还原能力,若加入还原剂,可使硝酸银还原沉淀显色。

该项技术方法简单、检验时间短(1小时)、检测通量可达几十种,针对性强、特异性高,但同时也存在着灵敏度低且需要形态学判断补充的问题;目前临床上主要应用于目标菌鉴定。

三、培养法

细菌培养是一种用人工方法使细菌生长繁殖的技术。细菌在自然界中分布极广,数量大,种类多,大多数细菌可接种于培养基上,生长繁殖。培养出来的细菌用于研究、鉴定和应用。细菌培养是一项较为复杂的技术。

培养时应根据细菌种类和目的等选择培养方法、培养基,制定培养条件(温度、pH值、时间,对氧的需求与否等)。一般操作步骤为先将标本接种于固体培养基上,做分离培养。再进一步对所得单个菌落进行形态、生化及血清学反应鉴定。

同时,由于细菌无处不在,因此从制备培养基时开始,整个培养过程必须按无菌操作要求进行,否则外界细菌污染标本,会导致错误结果;而培养的致病菌一旦污染环境,就会引起交叉感染。以疾病诊断为目的进行的培养,要选择合适的标本(血、尿、便、脓液、分泌物等),并应结合临床情况解释所得结果。

培养法特异性好、应用广泛,检测通量可达500种;但该项技术操作方法较为复杂,检测时间长(2~3天)、检出率低,故临床上一般作为常规检测项目。

四、多重PCR

多重PCR,全称是多重聚合酶链式反应(multiplex polymerase chain reaction),又称多重引物PCR或复合PCR,它是在同一PCR反应体系里加上二对以上引物,同时扩增出多个核酸片段的PCR反应,其反应原理,反应试剂和操作过程与一般PCR相同。一般PCR仅应用一对引物,通过PCR扩增产生一个核酸片段,主要用于单一致病因子等的鉴定。

多重PCR的主要用于多种病原微生物的同时检测或鉴定某些病原微生物、某些遗传病及癌基因的分型鉴定。

该技术灵敏度高、特异性好,检测时间8小时,但操作很复杂、通量低(3~15种),目前临床上用于门诊、住院病人的检测。

五、新一代基因测序(第二代基因测序)技术

基因测序是一种新型基因检测技术,能够从血液或唾液中分析测定基因全序列,预测罹患多种疾病的可能性,个体的行为特征及行为合理,如癌症或白血病,运动天赋,酒量等。

精准医疗主要包括精准诊断和精准治疗两部分,基因测序作为精准医疗的入口,是精准医疗的重要一环。在精准诊断方面,通过对病人临床信息资料的完整收集,对病人生物样本的完整采集,并通过基因测序、分析技术对病人分子层面信息进行收集,最后通过利用生物信息学分析工具对所有信息进行整合并分析,从而使得医生可以早期预测疾病的发生、可能的发展方向和疾病可能的结局,最后做出诊断。

该项技术敏感性好、灵敏度很高、检测通量高达3000~5000种;但其检测时间较长(3~5天)、特异性低,成本高,操作复杂。目前临床上主要用于疑难杂症和其他方法学阴性患者。

六、纳米孔测序技术

纳米孔测序,核心就是利用一个纳米孔,将一个纳米孔蛋白固定在电阻膜上,然后使DNA双链解链成单链,在利用一个马达蛋白牵引DNA单链传过纳米孔,因为不同碱基属于生物大分子,本身还有不同电荷,因为通过纳米孔的时候会引起电阻膜上电流的变化,通过捕获电流变化来识别碱基。纳米孔测序本质上也属于单分子测序。

纳米孔是对穿过的片段进行测序,而不管DNA片段的长度如何。不是生成特定长度的序列,而可能是数百个碱基、或者更多个碱基的序列。纳米孔的长序列简化了重复区域的组装和测序,也提高了物种鉴定和宏基因组实验的速度。

该项技术灵敏度很高、速度快、通量高(3000~5000种);但该技术检测时间长(2~3天)、特异性低、准确度和稳定性差。目前尚处于科研和临床验证阶段。

七、微流控芯片法

微流控芯片技术(Microfluidics)是把生物、化学、医学分析过程的样品制备、反应、分离、检测等基本操作单元集成到一块微米尺度的芯片上,自动完成分析全过程。由于它在生物、化学、医学等领域的巨大潜力,已经发展成为一个生物、化学、医学、流体、电子、材料、机械等学科交叉的崭新研究领域。

微流控芯片(microfluidic chip)是当前微全分析系统(Miniaturized Total Analysis Systems)发展的热点领域。微流控芯片分析以芯片为操作平台,同时以分析化学为基础,以微机电加工技术为依托,以微管道网络为结构特征,以生命科学为目前主要应用对象,是当前微全分析系统领域发展的重点。它的目标是把整个化验室的功能,包括采样、稀释、加试剂、反应、分离、检测等集成在微芯片上,且可以多次使用。

微流控芯片是微流控技术实现的主要平台。其装置特征主要是其容纳流体的有效结构(通道、反应室和其它某些功能部件)至少在一个纬度上为微米级尺度。由于微米级的结构,流体在其中显示和产生了与宏观尺度不同的特殊性能。因此发展出独特的分析产生的性能。

微流控芯片的特点及发展优势:微流控芯片具有液体流动可控、消耗试样和试剂极少、分析速度成十倍上百倍地提高等特点,它可以在几分钟甚至更短的时间内进行上百个样品的同时分析,并且可以在线实现样品的预处理及分析全过程。

微流控芯片技术速度快、准确度好,灵敏度高,特异性高,检测时间6小时,操作方法简单,检测通量可达20~40种;当然该技术也存在着单人份成本高的问题。该项技术临床上目前主要应用于门诊、急诊病人病原体种类和耐药基因快检。

各种技术横向比较

基于以上七种技术的介绍,汇总成表如下所列:

知否、知否,PD-L1表达水平检测知多少?-更改行文立意-复查-再查-再改

 

汇先医药针对感染的快速检测等临床检验方向,研发出国际最领先的串并联式万通道多层微流控芯片,进而设计出一系列的快速检验试剂盒和配套仪器,并且向医院和检验中心提供上游的科研检验服务。

另外,汇先还针对ICU的重症感染病人,提供疾病快速检验的平台,在极短的时间内判定病人的感染种类是病毒、细菌还是真菌感染,并且细分感染类型,从而为医生提供更为准确的治疗依据。

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