Bệnh học phân tử vi sinh vật khác với vi sinh lâm sàng truyền thống như thế nào?

Vi sinh truyền thống dựa vào nuôi cấy, kính hiển vi và các xét nghiệm kiểu hình, trong khi bệnh học phân tử bổ sung các phương pháp dựa trên axit nucleic và trình tự có thể nhận dạng và mô tả đặc điểm các sinh vật, bao gồm cả những sinh vật phát triển kém hoặc không phát triển trong môi trường nuôi cấy.

Các phương pháp phân tử có thay thế nuôi cấy không?

Không hoàn toàn; các phương pháp phân tử và nuôi cấy thường bổ sung cho nhau. Nuôi cấy vẫn quan trọng cho việc kiểm tra tính nhạy cảm kiểu hình và thu hồi các chủng phân lập, trong khi các phương pháp phân tử bổ sung tốc độ, nhận dạng ở cấp độ trình tự và phát hiện các yếu tố quyết định kháng thuốc.

Bệnh học phân tử vi sinh vật

Bệnh học phân tử vi sinh vật là việc ứng dụng các phương pháp xét nghiệm dựa trên axit nucleic và protein để phát hiện, nhận dạng, mô tả đặc điểm và theo dõi các tác nhân gây bệnh truyền nhiễm — vi khuẩn, vi rút, nấm và ký sinh trùng — cùng với các yếu tố di truyền quyết định độc lực và khả năng kháng thuốc của chúng. Lĩnh vực này nằm ở giao điểm của vi sinh lâm sàng và chẩn đoán phân tử, bổ sung thông tin ở cấp độ trình tự cho các phương pháp nuôi cấy và kính hiển vi.

Tìm chủ đề với PaperMindSắp ra mắtFind papers & topics

Tools & resources

Tải xuống bản trình chiếu

Learn & explore

VideoSắp ra mắt

Definition

Bệnh học phân tử vi sinh vật là một nhánh của y học xét nghiệm sử dụng các kỹ thuật phân tử — khuếch đại axit nucleic, giải trình tự, lai ghép và phân tích dựa trên phổ khối — để nhận dạng mầm bệnh, mô tả đặc điểm bộ gen của chúng và suy luận thông tin dịch tễ học cũng như khả năng kháng thuốc.

Scope

Lĩnh vực này định hướng cho người đọc về các phương pháp phân tử được sử dụng trong chẩn đoán vi sinh: khuếch đại và giải trình tự các gen chỉ thị bảo tồn để nhận dạng sinh vật, phân tích kiểu gen và phát sinh loài để truy vết và theo dõi sự tiến hóa của dịch bệnh, phát hiện gen kháng thuốc, chẩn đoán phân tử bệnh nấm và ký sinh trùng, cùng với các chiến lược metagenomic và giải trình tự toàn bộ bộ gen không phụ thuộc nuôi cấy. Các phương pháp này được trình bày dưới dạng các chủ đề về xét nghiệm và tham khảo, chứ không phải là hướng dẫn quản lý bệnh nhân tại giường.

Sub-topics

Core questions

Sinh vật nào đang hiện diện, và có thể phân giải nó đến loài hoặc chủng nào bằng các dấu hiệu phân tử?
Các chủng phân lập có liên quan được kết nối như thế nào trong quá trình lây truyền, và phát sinh loài tiết lộ điều gì về sự tiến hóa của chúng?
Các yếu tố quyết định kháng thuốc và độc lực nào được mã hóa, và khả năng di động của chúng như thế nào?
Khi nào nên ưu tiên các phương pháp không phụ thuộc nuôi cấy (metagenomic hoặc toàn bộ bộ gen) hơn các xét nghiệm mục tiêu?

Key concepts

Các gen chỉ thị bảo tồn (16S rRNA, ITS) làm mục tiêu nhận dạng
Xét nghiệm khuếch đại axit nucleic (PCR và các biến thể)
Định kiểu gen và định kiểu chủng phân tử
Suy luận phát sinh loài và dịch tễ học phân tử
Phát hiện kháng thuốc kiểu gen
Chẩn đoán không phụ thuộc nuôi cấy
Giải trình tự toàn bộ bộ gen và metagenomic

Mechanisms

Các phương pháp vi sinh phân tử khai thác sự khác biệt về trình tự giữa các sinh vật. Các gen chỉ thị bảo tồn nhưng có biến đổi — gen 16S rRNA của vi khuẩn và vùng trình tự xen kẽ bên trong (ITS) của nấm — có thể được khuếch đại và giải trình tự để phân loại một chủng phân lập (Patel, 2001). Phân biệt ở cấp độ chủng sử dụng phương pháp định kiểu dựa trên dải băng hoặc trình tự để đánh giá liệu các chủng phân lập có liên quan với nhau hay không (Tenover, 1995). So sánh trình tự giữa các mẫu cho phép tái tạo phát sinh loài về cách mầm bệnh tiến hóa và lây lan (Pybus & Rambaut, 2009). Giải trình tự metagenomic không phụ thuộc nuôi cấy đọc trực tiếp axit nucleic từ vật liệu lâm sàng, về nguyên tắc có thể phát hiện bất kỳ sinh vật nào có mặt mà không cần biết trước phải tìm kiếm gì (Miller & Chiu, 2020).

Clinical relevance

Các phương pháp phân tử mô tả cách các phòng thí nghiệm hiện đại nhận dạng mầm bệnh, phát hiện các yếu tố quyết định kháng thuốc và tái tạo sự lây truyền, điều này làm nền tảng cho báo cáo chẩn đoán, giám sát phòng ngừa nhiễm trùng và quản lý kháng sinh ở cấp độ hệ thống. Mục này giải thích cách các bằng chứng đó được tạo ra và không phải là hướng dẫn chẩn đoán hoặc điều trị cho bất kỳ bệnh nhân cá nhân nào.

Evidence & guidelines

Các phương pháp được tóm tắt ở đây dựa trên tài liệu chẩn đoán và phương pháp luận trong vi sinh lâm sàng, bao gồm các tiêu chí tiêu chuẩn hóa để diễn giải các mẫu định kiểu chủng (Tenover, 1995) và các đánh giá cân nhắc vai trò lâm sàng của giải trình tự metagenomic (Miller & Chiu, 2020). Hiệu suất xét nghiệm cụ thể và các tiêu chuẩn báo cáo được thiết lập bởi các cơ quan chuyên môn và quản lý và không được tái bản ở đây.

History

Vi sinh phân tử phát triển từ sự phổ biến của PCR và giải trình tự DNA vào cuối thế kỷ XX, điều này đã làm cho việc nhận dạng gen bảo tồn (Patel, 2001) và định kiểu chủng phân tử có thể tái lập (Tenover, 1995) trở nên thường quy. Sự trưởng thành của giải trình tự thông lượng cao sau đó đã mở rộng lĩnh vực này sang các phương pháp toàn bộ bộ gen và metagenomic đọc trực tiếp bộ gen mầm bệnh từ các mẫu lâm sàng (Miller & Chiu, 2020).

Seminal works

patel-2001
tenover-1995
pybus-2009

Frequently asked questions

Bệnh học phân tử vi sinh vật khác với vi sinh lâm sàng truyền thống như thế nào?: Vi sinh truyền thống dựa vào nuôi cấy, kính hiển vi và các xét nghiệm kiểu hình, trong khi bệnh học phân tử bổ sung các phương pháp dựa trên axit nucleic và trình tự có thể nhận dạng và mô tả đặc điểm các sinh vật, bao gồm cả những sinh vật phát triển kém hoặc không phát triển trong môi trường nuôi cấy.
Các phương pháp phân tử có thay thế nuôi cấy không?: Không hoàn toàn; các phương pháp phân tử và nuôi cấy thường bổ sung cho nhau. Nuôi cấy vẫn quan trọng cho việc kiểm tra tính nhạy cảm kiểu hình và thu hồi các chủng phân lập, trong khi các phương pháp phân tử bổ sung tốc độ, nhận dạng ở cấp độ trình tự và phát hiện các yếu tố quyết định kháng thuốc.