分子診断技術

分子診断技術は、寄生虫の核酸を増幅・同定することで寄生虫を検出します。これにより、高い分析感度と、顕微鏡検査や血清学では見逃される可能性のある種、遺伝子型、混合感染を区別する能力を提供します。寄生虫学におけるこれらの方法は、従来のPCRやリアルタイムPCRから、資源の限られた環境でのポイントオブケア使用のために設計された等温増幅形式まで多岐にわたります。

Definition

寄生虫学における分子診断技術は、PCRおよび関連する増幅化学反応を用いて、寄生虫特異的な核酸配列を増幅・同定することにより、寄生虫を検出・特徴づける検査室手法であり、感染の確認、種の分類、低密度または混合感染の検出に用いられます。

Scope

このトピックは、寄生虫学における核酸ベースの検出を扱います。具体的には、ポリメラーゼ連鎖反応とそのリアルタイムおよびネステッドバリアント、ループ媒介等温増幅（LAMP）などの等温法、およびこれらのツールを種分類、低密度検出、混合感染または潜在感染の同定に利用することを含みます。分子検出を診断方法論として扱い、臨床検査や治療プロトコルは提供しません。細菌学の枠組みにおける分子診断については、関連するノードを参照してください。

Core questions

• 核酸増幅は、顕微鏡検査や抗原検査を超える感度をどのように達成するのでしょうか？
• 種および遺伝子型分類は、診断または疫学的な結論をいつ変更するのでしょうか？
• LAMPのような等温法がポイントオブケアおよび現場での使用に適しているのはなぜですか？
• 寄生虫DNAの検出は、生存可能な活動性感染とどのように関連付けて解釈されるべきですか？

Key concepts

• ポリメラーゼ連鎖反応（PCR）
• ネステッドPCRおよびリアルタイム（定量的）PCR
• ループ媒介等温増幅（LAMP）
• 種および遺伝子型分類
• 混合感染および低密度感染の検出
• 分析感度と特異性
• DNA検出と生物の生存能力

Mechanisms

これらの方法は、寄生虫DNAの配列特異的認識を利用します。PCRでは、耐熱性ポリメラーゼと標的配列を挟むプライマーが、変性、アニーリング、伸長を繰り返すサイクルを通じて指数関数的な増幅を駆動するため、ごく少量の初期コピーでも検出可能です。ネステッドPCRは、感度と特異性を高めるために2組目のプライマーを追加し、リアルタイムPCRは増幅の進行を定量化します。LAMPなどの等温法は、複数のプライマーと鎖置換型ポリメラーゼを用いて単一温度で増幅を達成するため、温度サイクルが不要となり、より簡便で現場展開可能な形式を可能にします。増幅が生存可能な生物ではなく核酸を標的とするため、陽性結果は、寄生虫が生存していない場合でも残存DNAが残る可能性があるという注意点とともに解釈される必要があります。

Clinical relevance

分子技術は、低密度感染や混合感染の検出を改善し、サーベイランスや症例の特徴付けを導く種および遺伝子型の同定を可能にします。この項目は、方法とその解釈上の限界を証拠として記述するものであり、検査プロトコルや臨床的意思決定の代わりとなるものではありません。

Epidemiology

顕微鏡的閾値以下の感染を検出し、種の混合を解決することにより、分子法はマラリアやその他の感染症における顕微鏡下では検出できない寄生虫保菌の推定値を改訂し、伝播モデルや制御プログラムの評価に情報を提供してきました。等温形式は、風土病地域や資源の限られた環境における分散型検査のためにますます検討されています。

History

1988年にSaikiらが耐熱性ポリメラーゼPCRを導入したことで、日常的な核酸増幅が実用的となり、その後すぐに寄生虫にも応用されました。1990年代初頭には、ネステッドPCRアッセイがマラリア検出の感度を大幅に向上させました。2000年にループ媒介等温増幅が記述されたことで、機器をほとんど必要としないポイントオブケア分子診断への道が開かれ、寄生虫疾患のために現在も開発が続けられています。

Debates

寄生虫DNAの検出は活動性感染を証明するのか？

増幅は寄生虫核酸の存在を確認しますが、それ自体では生存可能な生物が存在することを確立できません。なぜなら、残存DNAは排除後も持続する可能性があるため、分子陽性を治癒の検査として使用することを複雑にします。

Seminal works

• saiki-1988
• notomi-2000
• snounou-1993

Frequently asked questions

分子検査が顕微鏡検査よりも感度が高いことが多いのはなぜですか？

増幅は、少量の寄生虫DNAを検出可能なシグナルに増やすことができるため、顕微鏡検査では見逃されるような非常に低い寄生虫密度の感染でも検出され、種を特定することができます。

LAMPは従来のPCRに比べてどのような利点がありますか？

LAMPは、サーマルサイクラーなしで単一の一定温度でDNAを増幅するため、より簡便で迅速であり、ポイントオブケアおよび現場での設定に適しています。ただし、アッセイの設計と解釈には依然として注意が必要です。