การวินิจฉัยและการตรวจหาไวรัสในห้องปฏิบัติการ
การวินิจฉัยและการตรวจหาไวรัสในห้องปฏิบัติการคือชุดของวิธีการที่ใช้ในการยืนยันว่ามีไวรัสอยู่ในตัวอย่างทางคลินิกหรือสิ่งแวดล้อมหรือไม่ เพื่อระบุว่าเป็นไวรัสชนิดใด และเพื่อจำแนกลักษณะของไวรัส สาขาวิชานี้ครอบคลุมตั้งแต่การเพาะเลี้ยงแบบดั้งเดิม การตรวจทางภูมิคุ้มกัน (ซีโรโลยี) การเพิ่มจำนวนกรดนิวคลีอิก กล้องจุลทรรศน์ และการวิเคราะห์ตามลำดับเบส และเป็นพื้นฐานทั้งสำหรับการวินิจฉัยผู้ป่วยรายบุคคลและการเฝ้าระวังในระดับประชากร
Definition
การวินิจฉัยและการตรวจหาไวรัสในห้องปฏิบัติการประกอบด้วยเทคนิคทางห้องปฏิบัติการที่ใช้ในการยืนยันการมีอยู่ ตัวตน และลักษณะของไวรัสในตัวอย่าง ตั้งแต่การเพาะเลี้ยงและการตรวจภูมิคุ้มกัน ไปจนถึงการเพิ่มจำนวนกรดนิวคลีอิก กล้องจุลทรรศน์ และการวิเคราะห์ลำดับเบส
Scope
เนื้อหาส่วนนี้จะแนะนำผู้อ่านให้รู้จักกับกลุ่มหลักของวิธีการตรวจหาไวรัสวิทยาและความสัมพันธ์ระหว่างกัน ได้แก่ การเพาะเลี้ยงไวรัสในเซลล์เพาะเลี้ยง การตรวจภูมิคุ้มกันด้วยแอนติบอดีและแอนติเจน การเพิ่มจำนวนโมเลกุล เช่น PCR และ RT-PCR การมองเห็นด้วยกล้องจุลทรรศน์และอิมมูโนฟลูออเรสเซนส์ และการวิเคราะห์สายวิวัฒนาการของลำดับไวรัส นี่คือภาพรวมเชิงอ้างอิงและการศึกษาเกี่ยวกับระเบียบวิธีวิจัย ไม่ใช่คู่มือปฏิบัติการหรือแหล่งข้อมูลคำแนะนำการจัดการทางคลินิก
Sub-topics
Core questions
- มีไวรัสอยู่ในตัวอย่างนี้หรือไม่ และถ้ามี เป็นชนิดใด?
- การตรวจหาควรจะมุ่งเป้าไปที่ตัวไวรัสเอง (แอนติเจน, จีโนม, อนุภาค) หรือการตอบสนองทางภูมิคุ้มกันของโฮสต์ (แอนติบอดี)?
- แต่ละวิธีมีความไว ความจำเพาะ และระยะเวลาในการทราบผลอย่างไร และมีการแลกเปลี่ยนกันอย่างไร?
- จะตีความผลการตรวจหาได้อย่างไรในบริบทของช่วงเวลาการติดเชื้อและคุณภาพของตัวอย่าง?
Key concepts
- การตรวจหาโดยตรงเทียบกับการตรวจหาโดยอ้อม
- ความไวและความจำเพาะในการวิเคราะห์
- ผลกระทบต่อเซลล์ในการเพาะเลี้ยงเซลล์
- การตรวจหาแอนติเจนและแอนติบอดี
- การเพิ่มจำนวนกรดนิวคลีอิก
- ค่า Cycle threshold และปริมาณไวรัส
- ระยะเวลาหน้าต่างและการเปลี่ยนซีรัม
- การเฝ้าระวังและการจำแนกชนิดโมเลกุล
Mechanisms
วิธีการตรวจหาแบ่งออกเป็นสองหลักการใหญ่ๆ วิธีการโดยตรงแสดงให้เห็นถึงไวรัสหรือส่วนประกอบของไวรัส: การเพาะเลี้ยงเซลล์ช่วยให้ไวรัสเพิ่มจำนวนและสร้างผลกระทบต่อเซลล์ที่มองเห็นได้; การตรวจภูมิคุ้มกันแอนติเจนและอิมมูโนฟลูออเรสเซนส์ตรวจจับโปรตีนของไวรัส; เทคนิคการเพิ่มจำนวนกรดนิวคลีอิก เช่น PCR และ RT-PCR คัดลอกและตรวจจับลำดับจีโนมของไวรัส; และกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนมองเห็นอนุภาคไวรัส วิธีการโดยอ้อมตรวจจับการตอบสนองของโฮสต์ ซึ่งส่วนใหญ่คือแอนติบอดีจำเพาะต่อไวรัสที่วัดโดยการตรวจทางซีโรโลยี ซึ่งการปรากฏและชนิดของแอนติบอดี (IgM เทียบกับ IgG) ช่วยในการระบุระยะของการติดเชื้อ วิธีการที่อิงตามลำดับเบสขยายการตรวจหาไปสู่การจำแนกลักษณะ โดยการจัดวางไวรัสที่ตรวจพบในแผนภูมิต้นไม้ทางวิวัฒนาการเพื่ออนุมานความสัมพันธ์ สายพันธุ์ และการแพร่เชื้อ การเลือกใช้วิธีการต่างๆ สะท้อนถึงการแลกเปลี่ยนระหว่างความไว ความจำเพาะ ความเร็ว ต้นทุน และช่วงเวลาทางชีวภาพที่เป้าหมายแต่ละชนิดสามารถตรวจจับได้
Clinical relevance
วิธีการตรวจหาในห้องปฏิบัติการสร้างหลักฐานที่ใช้ในการยืนยันการติดเชื้อไวรัส แยกแยะจากการเจ็บป่วยจากสาเหตุอื่น และเฝ้าระวังการระบาด การทำความเข้าใจหลักการเหล่านี้เป็นส่วนหนึ่งของการตีความรายงานการวินิจฉัย เนื้อหาส่วนนี้อธิบายว่าหลักฐานดังกล่าวถูกสร้างขึ้นอย่างไร และแต่ละวิธีสามารถแสดงอะไรได้บ้างและไม่สามารถแสดงอะไรได้บ้าง ไม่ใช่พื้นฐานสำหรับการตัดสินใจวินิจฉัยหรือการรักษาเฉพาะบุคคล ซึ่งขึ้นอยู่กับบริบททางคลินิกและการตัดสินใจของผู้เชี่ยวชาญ
Epidemiology
ไวรัสวิทยาการวินิจฉัยเป็นหัวใจสำคัญของการเฝ้าระวังไวรัสประจำถิ่น ไวรัสอุบัติใหม่ และไวรัสระบาด การพัฒนาอย่างรวดเร็วและการนำไปใช้ทั่วโลกของการตรวจ RT-PCR แบบเรียลไทม์ในช่วงการระบาดของ COVID-19 แสดงให้เห็นว่าการตรวจหาโมเลกุลสามารถขยายขนาดไปสู่การตรวจประชากรได้อย่างไร ในขณะที่การเพาะเลี้ยงและซีโรโลจียังคงสนับสนุนการจำแนกลักษณะอ้างอิงและการศึกษาความชุกของซีรัม
History
ไวรัสวิทยาการวินิจฉัยเติบโตจากการเพาะเลี้ยงเซลล์และซีโรโลยีในช่วงกลางศตวรรษที่ 20 ได้รับการเปลี่ยนแปลงโดยการนำปฏิกิริยาลูกโซ่โพลีเมอเรสมาใช้ในทศวรรษ 1980 และตั้งแต่นั้นมาก็ได้รับการปรับปรุงใหม่ด้วยแพลตฟอร์มโมเลกุลแบบเรียลไทม์และแบบปริมาณมาก และด้วยการจัดลำดับ ซึ่งทั้งหมดนี้ได้เปลี่ยนการวินิจฉัยไวรัสตามปกติส่วนใหญ่ไปสู่การตรวจหากรดนิวคลีอิก
Key figures
- Kary Mullis
- Albert Coons
- Christian Drosten
Related topics
Seminal works
- saiki-1985
- leland-ginocchio-2007
- corman-2020
Frequently asked questions
- ความแตกต่างระหว่างการตรวจหาไวรัสโดยตรงและโดยอ้อมคืออะไร?
- การตรวจหาโดยตรงแสดงให้เห็นถึงไวรัสหรือส่วนประกอบของไวรัส (อนุภาค, แอนติเจน, หรือจีโนม) ในขณะที่การตรวจหาโดยอ้อมวัดการตอบสนองของแอนติบอดีของโฮสต์ต่อไวรัส วิธีการโดยตรงสามารถยืนยันการมีอยู่ของเชื้อที่กำลังทำงานอยู่ ในขณะที่การตรวจหาแอนติบอดีสะท้อนถึงการตอบสนองทางภูมิคุ้มกันในอดีตหรือที่กำลังดำเนินอยู่
- เหตุใดการทดสอบโมเลกุลจึงเข้ามาแทนที่การเพาะเลี้ยงสำหรับการวินิจฉัยไวรัสตามปกติเป็นส่วนใหญ่?
- การเพิ่มจำนวนกรดนิวคลีอิกโดยทั่วไปเร็วกว่า มีความไวมากกว่า และสามารถใช้ได้กับไวรัสที่เจริญเติบโตได้ไม่ดีหรือไม่เจริญเติบโตเลยในการเพาะเลี้ยง การเพาะเลี้ยงยังคงมีคุณค่าสำหรับการกู้คืนไวรัสที่ติดเชื้อ การศึกษาฟีโนไทป์ และงานอ้างอิง