实时荧光定量 PCR 检测肠道原虫感染:优化诊断与疗效评估

【字体: 时间:2025年04月09日 来源:Parasitology Research 1.8

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  肠道原虫感染危害公众健康,传统诊断方法存缺陷。研究人员开展实时荧光定量 PCR(qPCR)检测肠道原虫感染的研究,用其分析坦桑尼亚患者粪便样本,发现该地区原虫感染率高,且依维莫司对原虫感染无效,为疾病防控提供依据。

  在卫生条件欠佳、清洁用水匮乏的地区,肠道原虫感染就像潜伏的 “健康杀手”,严重威胁着公众健康。它不仅会引发胃肠道疾病,导致营养不良,还在全球范围内致使大量人口死亡,每年约有 5800 万例腹泻病例与之相关 。常见的肠道原虫,如溶组织内阿米巴(Entamoeba histolytica)、迪斯帕内阿米巴(Entamoeba dispar)、隐孢子虫属(Cryptosporidium spp.)、十二指肠贾第鞭毛虫(Giardia duodenalis)、芽囊原虫属(Blastocystis spp.)和迈氏唇鞭毛虫(Chilomastix mesnili)等,各自 “施展着不同的危害”。其中,溶组织内阿米巴引发的阿米巴病,每年致使 4 - 10 万人死亡,在寄生虫病的发病率和死亡率方面仅次于疟疾;而形态与之相似的迪斯帕内阿米巴,虽通常被认为是非致病性共生体,但偶尔也会引发胃炎。隐孢子虫病和贾第虫病对 5 岁以下儿童和免疫功能低下人群的健康影响极大;芽囊原虫感染在发展中国家极为普遍,不过其致病性尚不明确;迈氏唇鞭毛虫虽一般被视为非致病性原虫,但它能指示食物或水源的粪便污染情况。
目前,传统的明场显微镜检查法虽因成本效益高,仍在广泛使用,但它存在诸多 “短板”。样本保存困难,难以区分形态相同的物种,对检测人员的专业水平要求高,且检测结果主观性强。相比之下,实时荧光定量 PCR(qPCR)技术虽已崭露头角,能提供更准确的数据,区分相似物种,且灵敏度和特异性更高,但由于原虫基因组数据的缺乏,引物和探针设计面临挑战,在资源匮乏地区,还受实验室基础设施、后勤保障和专业人员短缺等因素限制。同时,现有治疗肠道原虫感染的药物也问题重重,如硝基咪唑类药物耐药性不断上升,隐孢子虫感染的治疗选择有限,硝唑尼特对非免疫功能低下个体的疗效不稳定。在这样的背景下,研发新的诊断方法和治疗药物迫在眉睫。

瑞士热带与公共卫生研究所(Swiss Tropical and Public Health Institute)等机构的研究人员,开展了一项意义重大的研究,相关成果发表在《Parasitology Research》上。研究人员的主要目标是建立 qPCR 检测方法,用于检测 6 种肠道原虫,其中包括首次实现对迈氏唇鞭毛虫的分子检测;并利用这些新方法,分析坦桑尼亚奔巴岛一项依维莫司(emodepside)临床试验中的粪便样本,了解该地区原虫感染的流行情况,探究依维莫司对原虫感染的潜在治疗效果。

研究人员在实验过程中用到了多种关键技术方法。首先是引物和探针设计,针对不同原虫,从已有的数据库获取部分序列或通过特定方法筛选,设计出满足特定条件的引物和探针,并经多次比对确保其特异性。之后进行 qPCR 检测方法的开发,用已知样本测试引物和探针,通过优化反应条件、确定灵敏度和特异性等,建立起可靠的检测体系。还对粪便样本进行处理,在遵循严格伦理审批和获取参与者知情同意的基础上,收集、保存并运输样本,经 DNA 提取、浓度测定和数据处理后用于 qPCR 检测,最后运用 R 软件进行统计分析 。

在 “检测和优化原虫物种特异性引物和探针” 方面,研究人员对设计的引物和探针进行了多轮测试和优化。用已知阳性和阴性样本检测,利用质粒优化反应参数,建立标准曲线。结果显示,优化后的引物和探针表现出色,没有出现假阴性样本,成功识别所有真阳性样本,且各原虫检测的校准曲线 值都很高,扩增效率在合适范围内,保证了检测的准确性和可靠性。

“双重 qPCR 反应” 实验中,研究人员为提高检测效率和经济性,对部分原虫进行双重 qPCR 反应。以人类 DNA 为基质,添加相应质粒进行校准,并检查交叉反应和交叉抑制情况。结果表明,隐孢子虫属与迈氏唇鞭毛虫、溶组织内阿米巴与迪斯帕内阿米巴的双重检测效果良好,相比单重反应,检测效率提高了 33%,且反应总体积减少到 10μL,更适用于资源有限的地区。

关于 “肠道原虫感染的流行率和强度”,研究人员运用建立的 qPCR 方法,对 70 例患者的粪便样本进行检测。结果发现,74.3% 的参与者至少感染了一种原虫。其中,芽囊原虫感染率为 44.3%,与相关研究结果相符;隐孢子虫属感染率较低,仅为 2.9%,可能与参与者年龄较大、免疫系统发育成熟及接触污染环境较少有关;溶组织内阿米巴 / 迪斯帕内阿米巴感染率为 31.4%,且溶组织内阿米巴占这些感染的 31.9%;十二指肠贾第鞭毛虫感染率低于类似地区的研究;迈氏唇鞭毛虫感染率为 24.3%,感染强度存在差异。这表明该地区肠道原虫感染情况较为严重,qPCR 检测在发现低流行率原虫感染方面更具优势。

“依维莫司对肠道原虫感染的疗效” 研究中,研究人员分析了 54 例患者在接受依维莫司或安慰剂治疗前后的样本。结果显示,依维莫司治疗后,原虫感染情况没有显著改善,感染强度也未明显降低。进一步的探索性搜索发现,原虫基因组中不存在依维莫司在蠕虫中的关键靶点,这表明依维莫司对肠道原虫感染没有直接或间接的治疗效果。

综合来看,这项研究建立了新的、优化的肠道原虫感染分子诊断工具,首次实现了对迈氏唇鞭毛虫的分子检测,为全面监测原虫感染提供了有力支持。通过双重 qPCR 反应和减少反应体积,建立了经济高效的检测方法,有助于未来的疾病监测和防控。研究还明确了奔巴岛原虫感染的流行情况,为公共卫生决策提供了依据。虽然依维莫司对肠道原虫感染无效,但研究结果为后续药物研发指明了方向,推动了肠道原虫感染诊断和治疗领域的发展,对全球公共卫生事业具有重要意义。
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