埃及新石器时代的骨骼遗迹可以追溯到结核病的痕迹——据估计,在过去的两个世纪里,这种疾病已经夺去了10亿人的生命。
在活动性传染性结核病发生之前,导致结核病的细菌可以在人体肺组织中潜伏几十年。据估计,全球三分之一的人口可能患有这种休眠感染,其中5%至10%的人发展为活动期疾病。检测结核病是一个众所周知的挑战。
在一系列新的研究中,亚利桑那州立大学生物设计研究所的研究员托尼胡(Tony Hu)描述了几种结核病诊断新方法的发展,这些方法可以提高结核病检测的速度、准确性和成本。它们还应该大大改善结核病的治疗。
结核病仍是全球十大死因之一,仅2015年就导致180万人死亡。快速准确地诊断结核病对于患者护理和预防结核病传播非常重要。“每年新增结核病病例超过1000万,”胡说,并补充说,“其中三分之一无法通过任何现有技术进行诊断。”
虽然结核病可以治愈,但需要患者遵循严格的药物治疗计划。最近几个月,尽管有常见的副作用,但耐多药结核病越来越常见。目前的诊断方法可能需要很长时间,并且在某些类型的患者中无法检测到结核病,包括儿童和艾滋病病毒感染者,这使得很难确定谁需要治疗以及何时治愈该疾病。改善结核病检测
新方法中描述的一种新方法通过测量结核分枝杆菌在活跃感染期间释放到血液中的蛋白质来解决这些问题。胡的团队用这种方法检测了各种形式的结核病患者,包括合并感染艾滋病病毒的患者,其中许多人无法通过细菌培养等常规方法进行诊断。
在资源有限的环境中,速度、成本和所需样本类型也是主要问题,其中结核病通常更常见。出于这个原因,胡的团队开发了一种廉价的纳米技术方法来检测活动期结核病患者血液中释放的另一种因子。这种方法需要很少的设备或耗材,可以通过手机读取。
这些结核病检测可以满足世界卫生组织2016年结核病报告中描述的快速准确检测结核病的迫切需要,应广泛用于检测活动性结核病病例并监测其对治疗的反应。难以捉摸的敌人标准结核病检测有许多严重的缺点,这限制了它们的使用,特别是在医疗资源匮乏的地区。例如,结核病反应性的皮肤试验可以检测个体是否感染了结核病,但它不能检测感染是否仍然存在,或者它是活跃的还是休眠的。
细菌培养是结核病诊断的金标准,但通常需要4至6周才能得出最终结果。当样本中不存在高浓度的结核细菌时,它和其他结核检测方法可能会失败。呼吸粘液(痰)通常用于这些分析,因为结核病是一种空气传播的感染,但如果患者不能产生足够的痰或怀疑感染已从肺部逃逸,则可能需要侵入性手术来获得培养样本。
胡博士和他的同事已经应用基于纳米技术的方法来检测患者血液样本中的结核蛋白,以提高疾病检测能力。与试图识别痰或组织样本中的细菌或细菌DNA的现有方法不同,他的两种方法仅测量活动性结核感染期间释放到血液中的结核衍生因子,并提供对患者体内活动性结核细菌数量的测量。
在这两种结核病分析的最敏感和高科技版本中,胡的研究团队用多孔二氧化硅纳米片修饰了结核蛋白10和6的抗体,并进行了概念验证研究,证明这种方法可以识别肺内外结核感染的患者,无论其结核培养结果或艾滋病病毒合并感染状态如何。