分子診断技術
分子診断技術は、ポリメラーゼ連鎖反応やシーケンシングなどの手法を用いて、細菌をその増殖ではなく核酸によって検出・特徴づけを行います。これらの技術は、検体から直接微生物を同定することができ、培養よりも迅速であることが多く、培養が失敗した場合でも同定が可能です。また、薬剤耐性決定因子を検出することもできます。
Definition
分子診断技術とは、微生物の核酸を検出、増幅、またはシーケンスすることによって、微生物や薬剤耐性決定因子を同定する検査室手法であり、通常、微生物の培養を必要としません。
Scope
このトピックでは、核酸増幅検査、リアルタイムおよびマルチプレックスポリメラーゼ連鎖反応、シーケンシングに基づく同定、および症候群別分子パネルについて、その利点と解釈上の注意点とともに扱います。これは方法論的な主題として構成されており、個々の患者に対する検査や治療の指示を提供するものではありません。
Core questions
- 核酸増幅検査はどのように細菌を検出しますか？
- 培養が失敗する状況で分子的手法が成功するのはどのような場合ですか、またその限界は何ですか？
- 分子診断と培養に基づく診断はどのように相互補完しますか？
Key concepts
- 核酸増幅検査
- リアルタイム（定量的）PCR
- マルチプレックスおよび症候群別パネル
- 16S rRNA遺伝子シーケンシング
- 耐性遺伝子の検出
- 非生存微生物の検出
- 分析感度と特異度
Mechanisms
分子的手法は、特定の核酸配列を標的とし、それを増幅することで、微量の微生物でも検出できるようにします。リアルタイム形式では標的を定量し、ターンアラウンドタイムを短縮します。一方、マルチプレックスパネルは、一度に多くの病原体を検査します（Espy 2006）。16S rRNAなどの保存された遺伝子のシーケンシングは、培養が困難な微生物や表現型分類が難しい微生物を同定することができます。これらの手法は増殖ではなく核酸を検出するため、抗生物質曝露後など、培養が陰性の場合でも結果を得ることができますが、非生存微生物や定着菌も検出する可能性があるため、結果は文脈に沿って解釈する必要があります。レビューでは、分子診断が速度と感度を向上させつつ、新たな解釈上の問題を引き起こしていることが述べられています（Espy 2006; Caliendo 2013）。
Clinical relevance
分子診断は、感染症の原因微生物の特定や薬剤耐性の検出の迅速性と信頼性に影響を与えますが、遺伝子の検出と、生存可能で感受性試験が可能な微生物の回収とは異なるため、その解釈は培養とは異なります。このトピックは、検査室でのエビデンスがどのように生成されるかを説明するものであり、個々の診断や治療の決定の根拠となるものではありません。
Evidence & guidelines
包括的なレビューでは、日常的な臨床微生物学におけるリアルタイムPCRおよびその他の分子手法の応用と性能（Espy 2006）、および感染症診断の改善に向けた広範な変化（Caliendo 2013）が記述されています。標準的な教科書では、分子手法と培養と並ぶその位置が詳細に説明されています（Jorgensen 2015）。
History
1980年代に導入されたポリメラーゼ連鎖反応は、標的核酸検出を実用的なものにし、その後、リアルタイムおよびマルチプレックス形式が日常的な臨床検査室に導入され、分子診断とシーケンスに基づく同定が拡大しました（Espy 2006; Caliendo 2013）。
Related topics
Seminal works
- espy-2006
- caliendo-2013
Frequently asked questions
- 分子検査は培養に取って代わることができますか？
- 完全にはできません。分子検査は微生物をより迅速に、また培養が失敗する場合でも検出することが多いですが、培養はさらなる特性評価のために生存可能な分離株を提供します。また、核酸を検出する分子検査の結果は慎重な解釈が必要です。
- 培養が陰性なのに分子検査が陽性になるのはなぜですか？
- 分子的手法は増殖ではなく核酸を検出するため、微生物が非生存状態である場合や、数が少ない場合（培養による回収を妨げる抗生物質曝露後など）でも陽性となることがあります。