什么是耐藥結核病？

結核病是一種經呼吸道傳播的慢性傳染病，在全球廣泛流行。如果病人感染的結核分枝桿菌對一種或一種以上的抗結核藥物產生了耐藥性，即為耐藥結核病。根據耐藥類型和嚴重程度不同，耐藥結核可分為利福平耐藥、耐多藥結核病、準廣泛耐藥結核病、及廣泛耐藥結核病等，耐藥結核病可能由傳染所致，也可能自發形成。

為什么耐藥結核病防治如此嚴峻？

結核病已成為威脅全球公共衛生的首要傳染病。據WHO統計，我國在30個結核病高負擔國家中位列第3位1。耐藥結核病是可防、可治的，但如不盡早確診甚至誤診，則可能會發展為耐多藥結核或廣泛耐藥結核，增加傳播風險。耐藥結核已成為“終結結核病戰略”的最大阻礙。為什么結核病的耐藥這么復雜棘手？

簡單來說，結核分枝桿菌（Mocybactrium Tubercolosis，MTB）的結構和功能與其他細菌相比更為獨特和復雜，如果能解讀結核分枝桿菌的表型耐藥與其基因組突變之間的關系，就能夠實現對耐藥相關變異的精準檢測，從而進行耐藥預測2。這對耐藥結核的防治和抗結核藥物的開發都大有裨益，而基因測序技術是檢測結核耐藥相關變異強有力的工具。

什么是“終結結核病戰略”？

世界衛生組織(World Health Organization, WHO)最早在2015年提出了“終結結核病戰略”3，旨在推進全球合作共同完成2035年全面消滅結核病的目標。2021年，WHO首次發布《結核分枝桿菌耐藥相關基因突變目錄》，并在2023年更新發布第二版，第二版目錄收集了來自 40 多個國家38,000 多個臨床分離株的全基因組數據、以及與之相匹配的對15種抗結核藥物的表型藥物敏感結果的分析結果4。這可以看作是一份寶貴的“大辭典”，用來指導全球的研究者開發分子藥物敏感性檢測工具5。值得一提的是，WHO分別在2018年和2021年發布的結核分枝桿菌耐藥監測指南中，均推薦了基因測序技術作為結核監測、和耐藥突變檢測的工具6，7。

圖1. WHO發布指導結核相關文件

什么是靶向測序技術？

靶向測序技術（Targeted Next-Generation Sequencing, tNGS）是一種基于高通量基因測序技術，針對特定基因或基因區域進行深度測序從而實現目標序列捕獲的技術。靶向測序技術目前主要分為基于引物PCR擴增的擴增子測序和基于探針雜交的雜交捕獲測序兩種方法。靶向測序技術的特別之處正是“靶向”二字，它針對性地對研究人員感興趣的特定基因、或基因組片段進行富集，例如科學家可以選擇與某種疾病發病高度關聯的一個基因片段進行富集，而后再進行常規建庫測序和分析，從而獲得高質量的有效遺傳信息。

WHO在2023年發布的Use of targeted next-generation sequencing to detect drug-resistant tuberculosis：Rapid communication 和最新在今年3月20日更新的WHO consolidated guidelines on tuberculosis: Module 3: Diagnosis - Rapid diagnostics for tuberculosis detection, third edition 中紛紛強調了靶向測序技術在耐藥結核變異檢測中的價值和應用潛力8，9。

華大智造ATOPlex多重PCR建庫試劑盒定制平臺，搭配DNBSEQ測序平臺，可實現高質量的靶向測序。ATOPlex多重PCR建庫試劑盒定制平臺以自主研發的超高重PCR核心技術為基礎，為客戶提供性能優異的定制化panel和建庫試劑，完美兼容華大智造測序儀和自動化平臺，有助于將靶向測序應用于包括耐藥結核防治在內的精準醫療、藥品研發、食品安全、農業等多個領域。

圖2. ATOPlex多重PCR靶向建庫技術原理

靶向測序技術如何助力耐藥結核防治？

關鍵詞：成本可及

相較于全基因組測序技術，靶向測序技術只需針對性地富集感興趣的區域，在提高測序通量的同時，也能大大降低數據儲存成本。雖然，高通量測序技術與傳統的分子檢測方法相比，依然是一種成本和門檻較高的技術，但WHO在快速通告中指出，利用靶向測序技術用于多耐藥基因和變異、多病原體檢測時，臨床成本效益將大幅提高8。

關鍵詞：靈敏

由于靶向測序技術會針對目標基因片段進行富集操作，因此它提供更高的檢測靈敏性，無需培養，可直接從臨床各類型的體液樣本中進行提取檢測，大大節約了時間成本。

關鍵詞：靈活和可擴展

目前，推薦用于結核病治療的抗結核一線和二線藥物超過15種，WHO發布的變異目錄中所列舉的與這些藥物的敏感性相關的變異覆蓋基因超過24個，且隨著收集數據的不斷擴大和完善，這個數字還將持續增加！這就不得不提靶向測序技術的另一個優勢：靈活和可擴展。靶向測序技術可以實現根據目標區域設計、調整和補充引物，實現一次性覆蓋所有感興趣的區域，這是傳統的分子檢測手段所不能望其項背的。

我國是耐藥結核發病大國，我國公共衛生防控工作者在遏制耐藥結核的播散和傳播的防控道路上砥礪前行，致力于抗結核藥物的分子流行病學、結核分枝桿菌遺傳多樣性方面的研究。靶向測序技術高效、靈敏、全面的優勢能夠幫助快速建立我國結核分枝桿菌耐藥突變目錄，為耐藥結核防治提供強大的工具支撐。

華大智造秉承“創新智造引領生命科技”的理念，致力于為公共衛生防控持續提供更有力的工具。繼去年8月推出“結核分枝桿菌全基因組測序組合產品”后，華大智造基于ATOPlex技術，已開展研發ATOPlex MTB靶向建庫試劑和測序的相關產品，即將上市，敬請期待！

參考文獻1. World Health Organization. Global tuberculosis report 2023.Geneva: World Health Organization, 2023.2. Walker TM, Whole-genome sequencing for prediction of Mycobacterium tuberculosis drug susceptibility and resistance: a retrospective cohort study. Lancet Infect Dis. 2015 Oct;15(10):1193-1202.

3. World Health Organization, The end TB strategy, Geneva: World Health Organization, 2015.

4. World Health Organization, Catalogue of mutations in Mycobacterium tuberculosis complex and their association with drug resistance, 2nd ed, Geneva: World Health Organization, 2023.

5. 裴少君，歐喜超，世界衛生組織《結核分枝桿菌耐藥相關基因突變目錄（第2版）》解讀，中國防癆雜志 2024年3月第46卷第3期

6. World Health Organization, Technical manual for drug susceptibility testing of medicines used in the treatment of tuberculosis. Geneva: World Health Organization, 2018.

7. World Health Organization, Guidance for the surveillance of drug resistance in tuberculosis, sixth edition, Geneva: World Health Organization, 2021.

8. World Health Organization. Use of targeted next-generation sequencing to detect drug-resistant tuberculosis: rapid communication, July 2023. Geneva: World Health Organization,2023.

9. World Health Organization. WHO consolidated guidelines on tuberculosis: Module 3: Diagnosis - Rapid diagnostics for tuberculosis detection, third edition, March 2023. Geneva: World Health Organization,2024.