一种新的莱姆病诊断方法

2019-09-27 279螺旋体莱姆病

当研究人员检测了约5300年前埋葬在蒂洛尔阿尔卑斯高山冰川中的奥茨的线粒体DNA时,他们有了一个惊人的发现。藏在冰人基因密码里的证据表明,他感染了一种细菌病原体——伯氏螺旋体(Borrelia burgdorferi)。奥茨是已知的第一例莱姆病。

如今,莱姆病是一个日益严重的健康问题,美国每年估计有超过30万例莱姆病病例。众所周知,这种疾病很难诊断,它会产生一系列症状。

一种新的莱姆病诊断方法

在一项新的研究中,亚利桑那州立大学生物设计研究所的执行主任Joshua LaBaer和他的同事描述了一种新的莱姆病诊断方法,这种早期检测方法可以精确地定位这种疾病的分子特征。

传染病的有效治疗通常需要对疑似病原体进行早期识别,或对其存在于液体或组织中的诊断信号(即生物标志物)进行识别。然而,在莱姆病的病例中,这一目标被证明是难以实现的。现有的诊断方法是不精确的,通常需要几天或几周的测试结果。目前,还没有针对这种疾病的疫苗。

这项新技术使用了一个多平台的方法来分离伯氏螺旋体的候选生物标志物,可能适用于广泛的传染病。该研究揭示了六种潜在的生物标志物,它们可以联合使用,以准确和早期识别莱姆病。

虽然这项研究是在动物模型上进行的,还需要在人类身上进行最终验证,但研究结果表明,这一种新的莱姆病诊断方法可能为识别这种神秘的疾病以及其他具有诊断挑战性的传染病提供了一种强有力的新方法。

“这项研究为医学诊断提供了一个不断发展的新范例,”LaBaer说。“我们越来越认识到,将单一分析物作为所有受感染个体的指标来测量的旧方法对许多病原体不起作用。具有讽刺意味的是,旧的方法部分是建立在另一个螺旋体,梅毒螺旋体(梅毒),其中一个抗体足以确定大多数情况。但我们现在看到,许多病原体并不那么简单,因为不同的患者有时反应不同,需要像这样的多平台方法来寻找多个标记。一个单一的测试会漏掉太多的病人。”

LaBaer还是Biodesign Virginia G. Piper个性化诊断中心的主任。与他一起研究的还有生物设计院的同事D. Mitchell Magee和Lusheng Song。这项研究最近发表在《细胞与感染微生物学前沿》杂志上。

潜伏在灌木丛中

由于种种原因,莱姆病,一种由黑脚蜱传播的潜在的严重疾病,正在以惊人的速度上升。温暖的冬天使得蜱虫在季节的早些时候变得活跃,并在新的地区定居,而不断变化的土地利用模式促进了这些昆虫的繁殖和传播。

在美国东北部、大西洋中部和中北部,莱姆病是由黑脚蜱或鹿蜱传播的,而西部黑脚蜱则在太平洋沿岸传播莱姆病。

根据它们的种类和发育阶段,黑脚蜱可以以鸟类、爬行动物或两栖动物为食,但当它们以受感染宿主的血液为食时,就会从哺乳动物那里获得导致莱姆病的细菌病原体。

春末和夏季是莱姆病传播的最高风险。在这几个月里,处于若虫期的小蜱虫活跃并寻找血液,这对它们的生长和生存至关重要。

若虫期的蜱虫很小,只有罂粟籽大小,通常很难被发现。与许多其他昆虫不同,蜱虫不能飞或跳。相反,它们会耐心地躺在草和灌木的顶端,摆出一种被称为“搜寻”的姿势,将小腿贴在树叶或草上,同时保持上肢伸展,以寻找合适的寄主。当寄主经过时,等待的蜱虫爬上寄主的身体,开始吸食寄主的血液。

蜱的唾液是由多种成分组成的复杂混合物,包括有助于防止被叮咬的止痛剂、诱导血管收缩的化学物质、抗凝血剂、抗炎组织胺和免疫调节剂。

追踪感染

在人类身上,一种被称为红斑迁移的牛眼状皮疹通常在感染这种细菌后出现,并出现在蜱虫叮咬的部位。然而,在某些情况下,不会出现皮疹。感染后,可能会出现各种症状,包括发烧、头痛、肌肉问题和疲劳。

一般来说,只要及早发现莱姆病,持续数周的抗生素疗程就能成功治疗莱姆病。这就是挑战所在。通常,莱姆病的诊断只在症状出现后很久才会发生,莱姆病特有的多种指标常导致误诊。如果不及时治疗,莱姆病的影响可能会变得长期和严重,可能包括风湿病、心脏病和神经系统并发症。

与许多其他病原体不同,导致莱姆病的细菌螺旋体不容易在实验室中生长,不能根据临床评估而不是实验室培养来做出正确的诊断。

目前,尚无可靠的莱姆病感染特征或生物标志物。相反,现有的检测方法是对免疫系统产生的细菌抗体进行检测,这是一种费时且不精确的方法,需要专门的实验室分析和几周的时间才能正确识别。

基于患者免疫反应检测莱姆病有几个缺点:

感染后产生抗体反应所需的时间可能会使治疗延迟数周。

并非所有受感染的病人在这类检测中都呈阳性,需要进一步的检测来确认。

最后,这样的测试可能无法区分新的感染和以前治疗过的感染。

这种延迟和不准确是莱姆病检测的一个严重缺陷,因为它们可能导致疾病在全身传播,导致潜在的危险后果。此外,现有的分析很容易漏掉莱姆病病例,当抗体产量低于检测限度或在未感染病例中产生假阳性

这项新研究试图用多平台方法为莱姆病建立可靠的生物标志物。采用直接检测和间接检测相结合的方法,包括质谱分析和蛋白质微阵列,可以捕获血液中存在的特定疾病抗原的结合。

多个平台的使用使得在重叠的样本和测试中发现六个莱姆病候选生物标志物成为可能。直接检测蛋白质是用质谱(MS)。这种间接诊断方法使用免疫沉淀的方法,在血液中或潜在的尿液中检测出对burgdorferi B.的微生物抗原。这种生物标志物富集技术使研究人员能够精确定位感染期间循环的蛋白质,使其低于MS检测到的水平——这是一个关键的优势,尤其是在疾病的早期阶段。

需需要进一步验证之前,新技术可以找到进入临床使用,但一个成功的生物标志物检测莱姆病将是一个令人印象深刻的壮举和可能会打开一个新路径的传染病诊断广泛抵抗常规的检测手段。事实上,这项新研究中概述的多平台技术目前正被用于探索一对具有诊断挑战性的感染性病原体的抗原生物标志物,即土拉菌和假单胞菌。

引用

Arizona State University. "An innovative new diagnostic for Lyme disease." ScienceDaily. ScienceDaily, 26 August 2019.
www.sciencedaily.com/releases/2019/08/190826104833.htm.

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