Chẩn đoán virus và phát hiện trong phòng thí nghiệm
Chẩn đoán virus và phát hiện trong phòng thí nghiệm là tập hợp các phương pháp được sử dụng để xác nhận sự hiện diện của virus trong mẫu bệnh phẩm lâm sàng hoặc môi trường, để xác định đó là loại virus nào và để mô tả đặc điểm của nó. Lĩnh vực này bao gồm nuôi cấy cổ điển, xét nghiệm miễn dịch (huyết thanh học), khuếch đại axit nucleic, kính hiển vi và phân tích dựa trên trình tự, đồng thời là nền tảng cho cả chẩn đoán bệnh nhân cá thể và giám sát cấp độ quần thể.
Definition
Chẩn đoán virus và phát hiện trong phòng thí nghiệm bao gồm các kỹ thuật phòng thí nghiệm nhằm xác định sự hiện diện, danh tính và đặc điểm của virus trong một mẫu bệnh phẩm, từ nuôi cấy và xét nghiệm miễn dịch đến khuếch đại axit nucleic, kính hiển vi và phân tích trình tự.
Scope
Lĩnh vực này định hướng cho người đọc về các nhóm phương pháp phát hiện virus chính và mối quan hệ giữa chúng: nuôi cấy virus trong tế bào, xét nghiệm miễn dịch kháng thể và kháng nguyên, khuếch đại phân tử như PCR và RT-PCR, hiển thị bằng kính hiển vi và miễn dịch huỳnh quang, và phân tích phát sinh loài của các trình tự virus. Đây là một tài liệu tham khảo và tổng quan giáo dục về phương pháp luận, không phải là một sổ tay quy trình hay nguồn tư vấn quản lý lâm sàng.
Sub-topics
Core questions
- Có virus trong mẫu bệnh phẩm này không, và nếu có thì là loại nào?
- Việc phát hiện nên nhắm vào chính virus (kháng nguyên, bộ gen, hạt) hay phản ứng miễn dịch của vật chủ (kháng thể)?
- Mỗi phương pháp cung cấp độ nhạy, độ đặc hiệu và thời gian trả kết quả như thế nào, và chúng có sự đánh đổi ra sao?
- Làm thế nào để diễn giải kết quả phát hiện trong bối cảnh thời gian nhiễm trùng và chất lượng mẫu bệnh phẩm?
Key concepts
- Phát hiện trực tiếp so với gián tiếp
- Độ nhạy và độ đặc hiệu phân tích
- Hiệu ứng bệnh lý tế bào trong nuôi cấy tế bào
- Phát hiện kháng nguyên và kháng thể
- Khuếch đại axit nucleic
- Ngưỡng chu kỳ và tải lượng virus
- Giai đoạn cửa sổ và chuyển đổi huyết thanh
- Giám sát và định kiểu phân tử
Mechanisms
Các phương pháp phát hiện được chia thành hai logic rộng. Các phương pháp trực tiếp chứng minh sự hiện diện của virus hoặc các thành phần của nó: nuôi cấy tế bào cho phép virus nhân lên và tạo ra hiệu ứng bệnh lý tế bào có thể nhìn thấy; xét nghiệm miễn dịch kháng nguyên và miễn dịch huỳnh quang phát hiện protein virus; các kỹ thuật khuếch đại axit nucleic như PCR và RT-PCR sao chép và phát hiện các trình tự bộ gen virus; và kính hiển vi điện tử hình dung các hạt virus. Các phương pháp gián tiếp phát hiện phản ứng của vật chủ, chủ yếu là các kháng thể đặc hiệu với virus được đo bằng xét nghiệm huyết thanh học, sự xuất hiện và loại của chúng (IgM so với IgG) giúp xác định giai đoạn nhiễm trùng. Các phương pháp dựa trên trình tự mở rộng khả năng phát hiện đến việc mô tả đặc điểm, đặt một virus được phát hiện vào cây tiến hóa để suy ra các mối quan hệ, biến thể và sự lây truyền. Việc lựa chọn giữa các phương pháp phản ánh sự đánh đổi về độ nhạy, độ đặc hiệu, tốc độ, chi phí và cửa sổ sinh học mà mỗi mục tiêu có thể được phát hiện.
Clinical relevance
Các phương pháp phát hiện trong phòng thí nghiệm tạo ra bằng chứng được sử dụng để xác nhận nhiễm virus, phân biệt chúng với các nguyên nhân gây bệnh khác và theo dõi các đợt bùng phát; việc hiểu các nguyên tắc của chúng là một phần của việc giải thích các báo cáo chẩn đoán. Lĩnh vực này mô tả cách bằng chứng đó được tạo ra và mỗi phương pháp có thể và không thể cho thấy điều gì; nó không phải là cơ sở cho các quyết định chẩn đoán hoặc điều trị cá nhân, vốn phụ thuộc vào bối cảnh lâm sàng và đánh giá chuyên môn.
Epidemiology
Vi sinh vật học chẩn đoán là trọng tâm của việc giám sát các loại virus đặc hữu, mới nổi và dịch bệnh. Sự phát triển nhanh chóng và triển khai toàn cầu các xét nghiệm RT-PCR thời gian thực trong đại dịch COVID-19 minh họa cách phát hiện phân tử mở rộng quy mô xét nghiệm quần thể, trong khi nuôi cấy và huyết thanh học tiếp tục hỗ trợ đặc điểm tham chiếu và các nghiên cứu huyết thanh học.
History
Vi sinh vật học chẩn đoán phát triển từ nuôi cấy tế bào và huyết thanh học vào giữa thế kỷ 20, được biến đổi bởi sự ra đời của phản ứng chuỗi polymerase vào những năm 1980, và kể từ đó đã được định hình lại bởi các nền tảng phân tử thời gian thực và thông lượng cao và bằng cách giải trình tự, cùng nhau chuyển phần lớn chẩn đoán virus thông thường sang phát hiện axit nucleic.
Key figures
- Kary Mullis
- Albert Coons
- Christian Drosten
Related topics
Seminal works
- saiki-1985
- leland-ginocchio-2007
- corman-2020
Frequently asked questions
- Sự khác biệt giữa phát hiện virus trực tiếp và gián tiếp là gì?
- Phát hiện trực tiếp chứng minh sự hiện diện của virus hoặc các thành phần của nó (hạt, kháng nguyên hoặc bộ gen), trong khi phát hiện gián tiếp đo lường phản ứng kháng thể của vật chủ đối với virus. Các phương pháp trực tiếp có thể xác nhận sự hiện diện hoạt động, trong khi phát hiện kháng thể phản ánh phản ứng miễn dịch đã qua hoặc đang diễn ra.
- Tại sao xét nghiệm phân tử phần lớn đã thay thế nuôi cấy trong chẩn đoán virus thông thường?
- Khuếch đại axit nucleic thường nhanh hơn, nhạy hơn và áp dụng được cho các loại virus phát triển kém hoặc không phát triển trong nuôi cấy. Nuôi cấy vẫn có giá trị để thu hồi virus lây nhiễm, nghiên cứu kiểu hình và công việc tham chiếu.