Method Article
В данном исследовании была разработана методика сэндвич-детекции на основе двойных антител для быстрого обнаружения фекальных антигенов, инфицированных Helicobacter pylori.
Helicobacter pylori может паразитировать на слизистой оболочке желудка, что может вызвать ряд желудочно-кишечных заболеваний после инфекции и тесно связано с гастритом, язвой желудка и раком желудка. Высокая распространенность инфекции H. pylori в регионах с плохой медицинской инфраструктурой и неадекватными санитарными условиями остается серьезной проблемой общественного здравоохранения. Следовательно, разработка быстрых, простых и экономически эффективных методов скрининга для обнаружения H. pylori в условиях ограниченных ресурсов имеет первостепенное значение.
В этом исследовании мы провели скрининг на уровне сообщества в деревне Шитань, провинция Гуандун, отдаленном и слаборазвитом районе, характеризующемся постоянным населением около 300 жителей с низким уровнем образования. Мы использовали двойной сэндвич-анализ антител для обнаружения фекального антигена H. pylori , метод, выбранный из-за его потенциальной применимости в условиях ограниченных ресурсов. Всего в исследование был зачислен 261 участник из села, образцы кала которых были проанализированы с помощью этой методики. Для сравнительной валидации те же образцы были подвергнуты количественному анализу полимеразной цепной реакции (кПЦР). По сравнению с результатами количественной ПЦР чувствительность и специфичность обнаружения антигена H. pylori в кале составили 60,24% и 80,08%. Результаты продемонстрировали сильную связь между методом обнаружения фекального антигена и количественной ПЦР (Kappa = 0,630). В этом исследовании систематически разъяснялись принципы, процедуры, методологии и клинические применения обнаружения фекальных антигенов при инфекции H. pylori , с целью изучения технологии двойного сэндвича антител на основе латекса и разработки новых стратегий и практических рекомендаций для его вспомогательной диагностики.
Helicobacter pylori (H. pylori, Hp) — микроаэрофильная, спиралевидная, грамотрицательная бактерия1. Благодаря своей способности колонизировать и хронически инфицировать желудок человека2, этот патоген был идентифицирован как основной этиологический фактор развития аденокарциномы желудка 3,4. В 2015 году ~4,4 миллиарда человек в мире пострадали от инфекции H. pylori 5. Распространенность инфекции H. pylori значительно варьируется в географическом диапазоне, при этом в развивающихся странах показатели значительно выше, чем в развитых странах. Примечательно, что в странах с низким уровнем дохода и среди некоторых уязвимых групп населения уровень инфицирования может достигать 75%6.
Несмотря на то, что традиционные методы обнаружения, такие как гастроскопия, являются точными, их применение в крупномасштабном скрининге и рутинном последующем наблюдении ограничено из-за их инвазивности, высокой стоимости и низкой приемлемости со стороны пациентов7. Поэтому поиск неинвазивных, простых и быстрых методов диагностики стал важным направлением исследований современной клинической медицины. Основная цель неинвазивной диагностики H. pylori заключается в том, чтобы точно, безопасно и удобно определить, инфицирован ли пациент H. pylori без эндоскопического обследования. Уреа-дыхательный тест (UBT), тест на фекальный антиген H. pylori (FAT)8 и серологическое тестирование9 являются популярными неинвазивными методами.
Среди них УБТ является наименее интрузивной и наиболее точной процедуройиз доступных 10. Чувствительность и специфичность ОБТ выше 95%11. Среди доступных неинвазивных методов диагностики UBT показал себя наиболее точным и надежным, как видно из валидационного исследования, проведенного в Ираке, UBT может быть рекомендован в качестве первого выбора из-за его более высокой эффективности по сравнению сдругими методами. Тем не менее, UBT также имеет свои недостатки, такие как высокая стоимость и необходимость масс-спектрометрического анализа, что ограничивает его применение в удаленных или ограниченных ресурсахусловиях.
Разработка быстрого, неинвазивного и экономически эффективного метода диагностики для выявления инфекции H. pylori крайне необходима, особенно в регионах с ограниченными ресурсами. В этом исследовании мы разработали технологию быстрого обнаружения фекального антигена H. pylori на основе технологии обнаружения двойного антитела, которая позволяет быстро, эффективно и с низкими затратами обнаруживать антиген H. pylori в образцах кала. Эта технология обладает значительными преимуществами, включая доступность, неинвазивность, удобство использования и адаптивность к отдаленным районам. Мы предполагаем, что метод двойного сэндвича антител для обнаружения фекального антигена H. pylori продемонстрирует чувствительность и специфичность, сопоставимые с количественной ПЦР, что позиционирует его как жизнеспособный инструмент для неинвазивной клинической диагностики.
Мы всесторонне подробно описали принципы, процедуры, методологические преимущества и клиническую применимость обнаружения фекального антигена при инфекции H. pylori . Чтобы убедиться в его практичности, мы провели эпидемиологическое расследование и скрининг в деревне Шитань, город Цинюань, провинция Гуандун, Китай, которая является отдаленным и слаборазвитым районом с постоянным населением около 400 человек и ограниченным уровнем образования. Наши результаты показывают, что разработанная здесь технология быстрого обнаружения антигена H. pylori в кале может быть завершена в течение 20 минут. Подчеркивается, что быстрое обнаружение антигена H. pylori в кале является потенциальным и перспективным инструментом для быстрой и надежной диагностики инфекции H. pylori в отдаленных и отсталых районах.
Это перекрестное исследование было одобрено Комитетом по этике Народной больницы провинции Гуандун (номер одобрения: KY2024-445-01), и личные данные всех испытуемых были строго конфиденциальными во время исследования. Перед началом экспериментов все участники подписали письменное информированное согласие. В качестве субъектов исследования в 2024 году были выбраны жители деревни Шитань города Цинъюань провинции Гуандун, при этом ограничений по возрасту и полу не было. Описанный ниже тест на двойной сэндвич антител (качественный эксперимент) проводился профессиональным медицинским и техническим персоналом в соответствии с инструкцией. Для этого исследования было отобрано все постоянное население деревни, независимо от того, были ли они здоровы или имели симптомы или какие-либо существующие заболевания, связанные с желудочно-кишечными заболеваниями.
1. Отбор пациентов
2. Методика выявления антигена фекальной инфекции H. pylori
ПРИМЕЧАНИЕ: Алгоритм тестирования кала на антиген H. pylori был разработан для обеспечения точности и надежности результатов, с учетом простоты и гигиены. Весь процесс разделен на пять этапов: сбор образцов, обработка образцов, хранение образцов, обнаружение и интерпретация результатов. Рабочая технологическая схема и принципиальная схема обнаружения образцов представлены на рисунках 1 и 2.
3. Экстракция ДНК
4. Количественная ПЦР для выявления H. pylori и резистентности к антибиотикам
ПРИМЕЧАНИЕ: Мы провели кПЦР для выявления инфекции H. pylori путем амплификации гена ureA . Все продукты отрицательного контроля качества – это стерильная, очищенная вода. Положительным продуктом контроля качества в наборе для обнаружения нуклеиновых кислот H. pylori являются инактивированные стандартные гранулы H. pylori (ATCC 43504). C T ≤ 30 с типичной S-образной кривой считается положительным.
5. Статистический анализ
Анкетный опрос
В общей сложности в исследование был включен 261 участник, в том числе 144 женщины и 117 мужчин, в возрасте от 4 до 99 лет. Средний возраст испытуемых составил 48,30 ± 17,61 лет. В исследовании приняли участие 17 несовершеннолетних (0-17 лет), 202 взрослых (18-64 года) и 42 пожилых участника (>64 года). Результаты анкетирования приведены в таблице 1. Большинство (90,8%) испытуемых считали необходимым проведение скрининга на H. pylori .
Результаты скрининга на выявление антигена H. pylori в фекальном посёлке
Среди 261 участника, протестированного на фекальный антиген H. pylori , 52 (19,92%) были положительными, а 209 — отрицательными. Из 52 положительных случаев 32 были женщинами, что составляет 22,22% всех участников женского пола, и 20 мужчинами, что составляет 17,09% всех участников мужского пола. При стратификации по возрасту показатели положительности распределились следующим образом: у несовершеннолетних (0-17 лет) было 2 положительных случая (11,76%), у взрослых (18-64 года) — 41 положительный случай (20,30%), у пожилых людей (>64 года) — 9 положительных случаев (21,43%).
Сравнение согласованности фекального антигена H. pylori и результатов количественной ПЦР
В данном исследовании были отобраны два образца с разными результатами кПЦР-теста для характеристики надежности протокола эксперимента (рис. 4). Среди результатов исследования антигена H . pylori в фекалиях у 261 пациента 52 были положительными, а 209 — отрицательными. Среди результатов количественной ПЦР с калом 261 испытуемого 83 оказались положительными, а 178 — отрицательными (табл. 2). Чувствительность и специфичность обнаружения фекального антигена H. pylori составили 60,24% и 80,08% соответственно. Положительная прогностическая ценность (PPV) этого метода составила 96,15%, а отрицательная прогностическая ценность (NPV) — 84,21%. Тест на согласованность Каппа показывает, что результаты диагностики двух методов согласуются (Каппа = 0,630, P < 0,05).
Сравнение положительного показателя скрининга между этой природной деревней и всей страной
Положительный уровень составил 19,92%, что немного ниже общенационального положительного показателя в 42,8%14 (Таблица 3). По данным критерия хи-квадрат (P < 0,01) разница в положительных показателях была статистически значимой.
Рисунок 1: Блок-схема обнаружения проб. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.
Рисунок 2: Принципиальная схема сбора и обнаружения образцов. Выньте устройство обнаружения, разорвите пакет из алюминиевой фольги и выньте пробирку с реагентом. Снимите оранжевую крышку пробирки и с помощью палочки для отбора проб 5 раз взятие проб из разных положений кала. Вставьте стержень для отбора проб обратно в пробирку с реагентом и встряхивайте его влево и вправо в течение 10 секунд для полного смешивания. Разбейте белый ограничительный блок, держите пробирку с реагентом в вертикальном положении и нажмите на крышку пробирки в самое нижнее положение, чтобы начать синхронизацию. Понаблюдайте за появлением красных полос. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этой цифры.
Рисунок 3: Интерпретация результатов анализа антигенов. (A) Пробоотборник. (В,Э) Отрицательный (-): отрицательный результат указывает на то, что в образце не обнаружен антиген H. pylori , что свидетельствует о низком риске заражения H. pylori . Отрицательный результат не может полностью исключить возможность заражения. (К,Ж) Положительный (+): Положительный результат означает, что в образце обнаружен антиген H. pylori , подозревается инфекция H. pylori . (D) Отсутствие эффекта: Недействительные результаты могут быть проблемой в процессе сбора или обработки пробы, или реагент испортился и поврежден, и пробу следует собрать повторно или повторить этапы операции. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этой цифры.
Рисунок 4: Обнаружение H. pylori в кале методом количественной ПЦР. (С1) Отрицательный результат количественной ПЦР-амплификации инфекции H. pylori . (С2) Положительный результат количественной ПЦР-амплификации инфекции H. pylori . Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этой цифры.
Рисунок 5: Принципиальная схема метода двойного сэндвича антител для обнаружения фекального антигена, инфицированного H. pylori. Мышиное антитело anti-Hp (эпитоп VacA) было заблаговременно зафиксировано в зоне обнаружения (Т) на мембране. В зоне контроля качества (С) заранее фиксируются козьи антимышиные IgG и стрептавидин. Полиэфирная пленка была покрыта меченым латексом мышиным антителом против HP и конъюгатом латекс-BSA-биотин. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этой цифры.
Нужно ли питаться регулярно за три приема пищи? | Стоит ли употреблять алкоголь? | Знаете ли вы H. pylori? | Нужно ли проводить обследование на H. pylori ? | Понимаете ли вы неблагоприятные последствия заражения H. pylori ? | |
Да (тариф) | 236 (90.4%) | 59 (22.6%) | 117 (44.8%) | 237 (90.8%) | 104 (39.8%) |
Нет (тариф) | 25 (9.6%) | 202 (77.4%) | 144 (55.2%) | 24 (9.2%) | 157 (60.2%) |
Таблица 1: Результаты анкетирования.
Антиген H. pylori | Итог | |||
Положительные (+) | Отрицательные (-) | |||
количественной ПЦР | Положительные (+) | 50 | 33 | 83 |
Отрицательные (-) | 2 | 176 | 178 | |
Итог | 52 | 209 | 261 |
Таблица 2: Результаты диагностики двух методик.
Положительная | Отрицательная | Положительный курс | Итог | |
Шитаньская деревня | 52 | 209 | 19.92% | 261 |
Китай | 314423 | 449404 | 42.80% | 763827 |
Таблица 3: Сравнение показателей положительных результатов скрининга на H. pylori между деревней Шитань и средним показателем по стране.
H. pylori представляет собой одну из самых распространенных бактериальных инфекций во всем мире15. Результаты анкетирования показали, что 55,2% населения не знают о H. pylori, в то время как 90,8% считают, что скрининг H. pylori необходим. Эти результаты подчеркивают важность реализации программ скрининга H. pylori в экономически неблагополучных и отдаленных районах16. Несмотря на то, что уреавидный дыхательный тест (УБТ) является распространенным методом диагностики, его высокая стоимость и непригодность для детей и беременных женщин ограничивают его применимость17,18. Сывороточный тест на антитела к H. pylori может выявить антитела в сыворотке крови пациента19. Однако этот тест не подходит для анализа после лечения, поскольку антитела остаются еще долго после того, как бактерии были удалены. В отличие от этого, тестирование кала на антиген предлагает неинвазивный подход, который устраняет необходимость доступа к полости желудка, требуя только образцы кала для анализа. Этот метод значительно снижает дискомфорт пациента и потенциальные риски, делая его более удобным как для скрининга, так и для последующего наблюдения. Кроме того, его неинвазивный характер делает его более приемлемым для населения в отдаленных и слаборазвитых регионах.
Распространенность H. pylori-положительных пациентов в нашей исследуемой популяции составляет 19,92%, что немного ниже национального показателя положительных результатов в 42,8%14. Согласно критерию хи-квадрат (P < 0,01), между ними существовала статистическая значимость. Причиной такой разницы может быть то, что уровень инфицирования H. pylori в городском населении в семи географических регионах Китая имеет очевидную региональную дифференциацию21. Уровень заражения самый высокий в Восточном Китае, выше в Северо-Восточном Китае, Северном Китае и Северо-Западном Китае и ниже в Южном Китае и Юго-Западном Китае21. Территория, которую мы проверили, принадлежит Южному Китаю, и уровень заражения ниже, чем на национальном уровне. С другой стороны, причиной такой разницы также может быть нестандартная работа в процессе отбора проб отдельных образцов кала и длительное время отправки на анализ. Хотя ПЦР и ее производные широко используются для обнаружения различных патогенов, включая H. pylori, их полезность ограничена сложностью и стоимостью оборудования для термоамплификаторов и необходимостью в специализированныхоператорах. В данном исследовании, по сравнению с результатами количественной ПЦР, чувствительность и специфичность обнаружения антигена H. pylori в кале составили 60,24% и 80,08%. Сравнивали консистенцию антигена H. pylori в кале и результаты количественной ПЦР, и результаты показали, что они умеренно стабильны (Kappa = 0,630, P < 0,05). Причины его неудовлетворительной чувствительности могут быть связаны с нерегулярным сбором проб, температурой хранения и сроками доставки.
Метод сэндвича с двойными антителами для обнаружения фекального антигена инфекции H. pylori является эффективной и специфичной иммунологической технологией обнаружения. Суть этого метода заключается в том, чтобы воспользоваться специфической связывающей способностью антител и обеспечить точную идентификацию и количественное определение целевых антигенов с помощью оригинальной системы обнаружения. В частности, этот подход включает в себя два ключевых этапа: захват антигена и обнаружение антител. Принципиальная схема данной технологии представлена на рисунке 5.
Мышиное антитело против HP, покрытое областью обнаружения полиэфирной мембраны (T), нацелено на эпитоп H. pylori VacA для достижения специфического захвата антигена H. pylori в кале. Антиген VacA является важным экзотоксином H. pylori, тесно связанным с инфекцией. Антитела, нацеленные на VacA , могут эффективно идентифицировать антиген и связываться с ним, образуя комплекс антиген-антитело. Поэтому этот метод нелегко совместить с другими желудочно-кишечными заболеваниями или болезнями.
Во время испытания жидкий образец поступает в резервуар для обнаружения и мигрирует вверх за счет капиллярного действия. Если образец содержит антиген H. pylori , он сначала образует комплекс антиген-антитело с меченным латексом мышиным антителом против H. pylori , покрытым полиэфирной пленкой. По мере того, как комплекс протекает через зону обнаружения (Т), он захватывается иммобилизованным мышиным антителом против H. pylori , в результате чего в зоне обнаружения (Т) появляется видимая красная полоса, что указывает на положительный результат. Если в образце отсутствует антиген H. pylori , то в зоне обнаружения (Т) не образуется двойной сэндвич-комплекс антител, и, следовательно, не появляется красная полоса, что указывает на отрицательный результат. Независимо от наличия или отсутствия антигена H. pylori , конъюгат латекс-БСА-биотин будет связываться со стрептавидином, иммобилизованным на мембране во время хроматографии, образуя красную полосу в зоне контроля качества (С). Эта красная полоса служит как индикатором правильности хроматографического процесса, так и стандартом внутреннего контроля реагента.
Метод сэндвича с двойными антителами обеспечивает эффективный захват и качественное обнаружение антигена H. pylori в фекалиях с помощью тщательно разработанных антител и маркеров. Его простота, быстрота и высокая специфичность обеспечивают надежную техническую поддержку для ассистента диагностики инфекции H. pylori . Широкое применение этой технологии не только снижает медицинские расходы и повышает эффективность скрининга, но и обеспечивает пациентам более комфортный и удобный опыт тестирования. Этот прогресс имеет большое значение для глобальной профилактики и борьбы с инфекцией H. pylori .
Кроме того, критически важным фактором является гигиена тестирования кала на антиген. Для этого метода требуются свежие образцы кала, которые могут быть как сформированными, так и несформированными, без особых ограничений по времени сбора. Во время отбора проб важно избегать загрязнения водой, мочой, дезинфицирующими средствами или сточными водами. Образцы кала следует собирать в чистые, сухие контейнеры без консервантов и моющих средств. При необходимости хранения образцы могут храниться при комнатной температуре не более 6 часов или при температуре 2-8 °C до 72 часов. Для получения точных результатов охлажденные образцы необходимо довести до комнатной температуры перед тестированием. Высокая эффективность использования времени также является важной особенностью обнаружения антигена инфекции H . pylori в стуле. Сэндвич-анализ на основе латекса с двойными антителами может дать результаты в течение 10-20 минут по сравнению с традиционными методами, требующими ожидания лабораторных результатов, что важно для распознавания острой инфекции и раннего принятия решений о лечении в отдаленных и отсталых районах.
Таким образом, обнаружение антигена H. pylori в стуле имеет множество методологических преимуществ, включая неинвазивность, простоту, гигиеничность, высокую эффективность и широкую применимость. Эти особенности делают этот метод ценным инструментом для клинической практики и обеспечивают инновационные идеи для будущего развития диагностических технологий. В слаборазвитых регионах с ограниченными санитарными условиями этот подход готов сыграть ключевую роль в диагностике и лечении инфекции H. pylori .
У авторов нет конфликта интересов, о котором можно было бы заявить.
Никакой
Name | Company | Catalog Number | Comments |
DNA extraction kit | Jiangsu mole biotechnology co., ltd | 20230223 | None |
H. pylori fecal antigen detection kit | Hangzhou nuohui healthy technology co., ltd | 20213401126 | None |
H. pylori nucleic acid detection kit | Jiangsu mole biotechnology co., ltd | 20230226 | None |
Real-time fluorescence quantitative PCR | Shanghai Hongshi medical treatment technology co., ltd | 20183221659 | None |
Statistical Product and Service Solutions | IBM company | None | None |
Запросить разрешение на использование текста или рисунков этого JoVE статьи
Запросить разрешениеThis article has been published
Video Coming Soon
Авторские права © 2025 MyJoVE Corporation. Все права защищены