Nowa broń w diagnostyce gruźlicy i wykrywaniu lekooporności: sekwencjonowanie nowej generacji (tNGS) połączone z uczeniem maszynowym w diagnostyce nadwrażliwości na gruźlicę
Raport z literatury: CCa: model diagnostyczny oparty na tNGS i uczeniu maszynowym, który jest odpowiedni dla osób z mniejszą liczbą zakażeń gruźlicą bakteryjną i gruźliczym zapaleniem opon mózgowych.
Tytuł rozprawy: Sekwencjonowanie nowej generacji i uczenie maszynowe ukierunkowane na gruźlicę: niezwykle czuła strategia diagnostyczna w przypadku niedoboru cewek cewkowych płuc i zapalenia opon mózgowo-rdzeniowych.
Czasopismo: 《Clinica Chimica Acta》
JEŻELI: 6,5
Data publikacji: styczeń 2024
We współpracy z Uniwersytetem Chińskiej Akademii Nauk i Szpitalem Chorób Klatki Piersiowej w Pekinie należącym do Capital Medical University, firma Macro & Micro-Test opracowała model diagnostyki gruźlicy oparty na nowej generacji technologii sekwencjonowania ukierunkowanego (tNGS) i metodzie uczenia maszynowego. Model ten zapewnił ultrawysoką czułość wykrywania gruźlicy z niewielką liczbą bakterii oraz gruźliczego zapalenia opon mózgowo-rdzeniowych, a także nową metodę diagnostyki nadwrażliwości w diagnostyce klinicznej dwóch typów gruźlicy, co przyczyniło się do trafnej diagnozy, wykrywania lekooporności i leczenia gruźlicy. Jednocześnie stwierdzono, że cfDNA z osocza pacjenta może być wykorzystane jako odpowiedni typ próbki do klinicznego pobierania próbek w diagnostyce gruźlicy.
W tym badaniu 227 próbek osocza i płynu mózgowo-rdzeniowego wykorzystano do utworzenia dwóch kohort klinicznych, w których próbki kohorty diagnostyki laboratoryjnej wykorzystano do ustanowienia modelu uczenia maszynowego diagnostyki gruźlicy, a próbki kohorty diagnostyki klinicznej wykorzystano do weryfikacji ustalonego modelu diagnostycznego. Wszystkie próbki zostały najpierw ukierunkowane na specjalnie zaprojektowaną pulę sond wychwytujących Mycobacterium tuberculosis. Następnie, w oparciu o dane sekwencjonowania TB-tNGS, model drzewa decyzyjnego został użyty do przeprowadzenia 5-krotnej walidacji krzyżowej na zestawach treningowym i walidacyjnym kolejki diagnostyki laboratoryjnej, a następnie uzyskano progi diagnostyczne próbek osocza i próbek płynu mózgowo-rdzeniowego. Uzyskany próg został wprowadzony do dwóch zestawów testowych kolejki diagnostyki klinicznej w celu wykrycia, a wydajność diagnostyczna uczącego się została oceniona za pomocą krzywej ROC. Na koniec uzyskano model diagnostyczny gruźlicy.
Rys. 1 Schematyczny diagram projektu badawczego
Wyniki: Zgodnie ze specyficznymi progami próbki DNA z płynu mózgowo-rdzeniowego (AUC = 0,974) i próbki cfDNA z osocza (AUC = 0,908) określonymi w tym badaniu, wśród 227 próbek, czułość próbki płynu mózgowo-rdzeniowego wyniosła 97,01%, swoistość wyniosła 95,65%, a czułość i swoistość próbki osocza wyniosły 82,61% i 86,36%. W analizie 44 sparowanych próbek cfDNA z osocza i DNA z płynu mózgowo-rdzeniowego od pacjentów z TBM, strategia diagnostyczna tego badania ma wysoką spójność 90,91% (40/44) w cfDNA z osocza i DNA z płynu mózgowo-rdzeniowego, a czułość wynosi 95,45% (42/44). U dzieci chorych na gruźlicę płuc strategia diagnostyczna zastosowana w tym badaniu jest bardziej czuła w przypadku próbek osocza niż wyniki wykrywania metodą Xpert próbek soku żołądkowego pobranych od tych samych pacjentów (28,57% w porównaniu z 15,38%).
Rys. 2 Wydajność analizy modelu diagnostyki gruźlicy dla próbek populacji
