分子诊断技术在传染病病原体检测中的具体应用分析

[摘要] 传染病能够得到有效防控的条件和前提就是传染病病原体的准确检测，同时传染病病原体的准确检测也是科学给药的基础。但是，原有的病原体分离和培养等方法无法满足防控疾病和临床诊疗的需求。分析诊断技术在传染病病原体检测中的应用弥补了这方面的空白。该文对新一代的分子诊断技术在传染病病原体检测中的具体应用进行探讨和分析，以期为此领域的广大医疗工作者提供一些有价值的参考和依据。

[关键词] 高通量核苷酸测序；基因增扩；微点阵分析；分子诊断技术；传染病；生物传感技术

[中图分类号] R446 [文献标识码] A [文章编号] 1672-5654（2017）03（b）-0046-02

传染病是全世界范围内的常见疾病和多发疾病，发病原因复杂、传播速度极快。目前，我国乃至全世界的传染病传播呈现不断扩大的上升趋势，传染病的变异和更新周期逐渐缩短，患者的症状逐渐加重，给患有传染性疾病的全世界患者的健康带来了极大的威胁，严重影响患者的生活质量和生命质量。传染性疾病的爆发已经引起了全世界医学专家的广泛关注，已经成为了世界公共卫生问题。传染性疾病的病原体较多，传统的检测技术具有检测时间长、检测手段复杂、精确度较低等弊端，延长了传染病病原体的检测周期，极不利于传染性疾病病原体的确诊和治疗。分子诊断技术的引进，对传染病病原体检测具有重要的应用价值和实践意义，分子诊断技术采用先进的新一代测序技术和生物芯片技术，对传染病病原体进行检测，其具有确诊时间短的优势。分子诊断技术在传染病病原体检测中的应用，将会是未来传染病病原体检测技术发展的趋势。

1 新一代测序技术

1.1 病原体培养物样本的基因组测序

对于病原体的确证方法，最精密、最准确的方法就是取得病原体的所有基因。通过核酸的提炼、文库的建立和定量的质控，从感染病例当中分离出病原体，利用新一代的测序技术获取病原体基因，进而对病原体进行精密而准确的认定，发现基因标志物用于检验试剂的研发，能够有助于快速突破疾病的致病反应。病原体基因组还有另外一个作用，就是通过溯源分析以及耐药分析，可以透彻深入分析疫情的传播机制[1]。

1.2 非培养样本病原体的检测

非培养样本病原体的检测可以通过新一代的测序技术能够实现。新一代的测序技术不想传统技术需要对于病原体进行假设，相反，没有对于病原体的预先假设，极为符合检测非培养样本病原体当中的“未知”病原体，这种检测方法，能够实现其他检测手法无法达到的检测目的，能够解决其他方法无法解决的难题[2]。但是，非培养样本病原体中，正常的菌群和宿主是其主要的核算背景，病原体的信噪比极低，因此，拥有极大的难度。原因在于病原体必须依靠优秀的生物技术和领先的样本处理手段，才能得以实现对于非培养样本病原体的检测，这种检测手段的实施非常具有挑战性。

2 生物芯片技术

生物芯片技术指的是利用微加工手段，建立微信系统在面积为一平方厘米的物体上，这个物体是一种固体或是液体的表面，利用特异性分子之间的作用的原理，进行分子自动检测[3]。分子是核酸、蛋白质等，检验的属性是快速的、精确的、平行的和高通量的。生物芯片包括蛋白质芯片、基因芯片以及芯片试验室。当前，生物芯片技术产品已经广泛引用于临床试验中，并且应用领域涉及到基因分型和耐药监测领域、微生物感染鉴别领域等。

2.1 病原微生物感染鉴别诊断

病原微生物种类繁多，在实际的临床和实践诊治当中，对于病原微生物感染鉴别诊断具有巨大的需求[4]。生物芯片技术的优点是高通量，能够在同一时间对许多标志物进行监测，对于各种病原体进行筛查，当前，多个此类产品已经面世。

2.2 病原微生物基因分型

疾病的生产和疾病预后的不同发展，是由于用一种类的病原微生物具有不同的基因型。所以，采用生物芯片技术针对核酸特异性序列进行基因分型非常有必要，这项基因分型技术具有重要的作用。比如利用生物芯片方法，HBV基因分型检验试验盒，能够划分出8个基因型，应用血浆样本以及血清样本当中的HBV的检验[5]。虽然基因分型中的分子测序是黄金圭臬。在测序技术和基因芯片技术的比较当中，基因芯片技术优点在于灵敏度极高，比如在针对一些微生物进行检测时，由于含量非常低，利用原始标本检测难度较大，因为难以满足测序的基因要求，但是利用基因芯片技术就可以完成这种检测，将信号扩大，能够实现低拷贝模板检测。

2.3 病原微生物耐药检测

基因芯片技术能够检测单核苷酸，还能够检测基因的特异性。目前，已经各种微生物耐药检测产品面世。比如TMDD变异检测基因芯片試剂盒和HBV核酸，能够在用一时间内，对HBV多聚酶进行分析，在检测的2 000多份人类血液样本中，测序的检测结果和芯片的检测结果，具有高达98%的符合率。在临床实验上，这样的高符合率，能够作为HBV病患抗病毒的给药依据[6]。DNA的微阵列芯片法，即结核分支杆菌耐药基因检测实验盒，针对异烟肼的耐药因素进行精确的检测，能够确定临床试验当中，结核患者在分离的结核杆菌标本当中的药敏现象，能够针对结核患者的早期症状进行确诊，并且能够尽早介入和治疗结核患者的初期症状，对于结核病人的预防和早期控制具有重要的意义和作用。

2.4 生物芯片信号检测技术

在传染病的检测领域，物芯片信号检测技术具有广泛的应用，并且具有光明而广阔的应用发展。但是，物芯片信号检测技术的推广和应用具有阻碍，原因在于芯片技术的欠发达导致的灵敏度较低的问题，和对于芯片的使用过程中，对于使用设备的要求较高。在这样的现实状况之下，物芯片信号检测技术的发展还是取得了长足的进步和发展。对于普通的检测需求，将有机荧光作为基础的物芯片信号检测手段非常便捷，方法也愈加成熟。但是荧光芯片还具有诸多问题，诸如：荧光芯片的灵敏度较低，荧光容易消失，需要利用特殊的扫描仪器才能实现信号的检测等等。

3 核酸扩增技术

3.1 实时荧光PCR检测技术

20年前，美国著名的Applied Biosystems公司发明并公布了实时荧光PCR检测技术这一研究成果[7]。随后，因为实时荧光PCR检测技术的诸多优势，在有关传染病的微生物实验室方面，被世界领域一直被认为是最有效的方法。因此，获得产品的批准较多。近些年来，实时荧光PCR检测技术在急性呼吸方面疾病、甲型H1N1流行性感冒等新型的疾病当中，实时荧光PCR检测技术能够针对病原体进行精准的确认、检测和治疗，因此，其在新型突发疾病方面具有难以取代的地位。

实时荧光PCR检测技术具有3个基本的化学原理类型：猝灭染料引物法、探针法以及DNA结合染料法。探针法以及DNA结合染料法能够检测出非特异反应产物，比如引物二聚体等，但是DNA结合染料法在传染病的临床试验中的运用非常少见，其原因在于特异性较弱。探针法在我国传染病的治疗中应用较为广泛。在检测过程中，探针法利用荧光共振能量迁移来实现其功能和作用，但是探针法的应用范围仅局限于特异性扩增，原因在于特异性较强。

3.2 核酸等温扩增技术

近些年来，相关领域研究出体核酸等温扩增技术，它是外核酸扩增技术，从始至终在同一个温度下进行扩增反应，与PCR技术具有明显不同之处。核酸等温扩增技术的试验流程非常简单、便捷，也并不需要精确严密的控制温度的实验仪器，操作起来具有诸多优点，比如：灵敏度高、反应快等等。在临床试验和要求速度的诊断行为中，具有广阔而良好的发展前景。

4 生物传感技术

生物传感技术的构成是信号处理和生物感应两种生物元件，它是用于各种生物和化学的反应检验系统。生物传感技术是生物传感器通过传感标的物和生物传感元件二者的互相作用而产生的信号，利用此信号对响应进行接受、加工，而后进行变换，再输出，利用这样的过程来对标的物实现检验和分析。

5 结语

当前，高通量的测序具有操作繁复、成本高、分析软件欠完善等诸多问题，为其在病原体检测方面的应用和发展带来了问题。相信在工业级软件和医学软件的不断发展，能够促进高通量测序逐渐变成病原体检测的主流技术之一。利用生物芯片对传染病分子进行诊断，此领域急需破解的技术难题，是生物芯片技术以及相关产品的研发。目前，生物芯片技术正向着微量、全自动、集成等方面发展。同时，我国关于传染病分子诊断还具有诸多问题：①我国缺少具有自主创新的分子诊断技术。②我国分子诊断产品缺乏统一的质量标准，从而无法实现和保证检验结果的精确性。③普遍的分子诊断产品较多，缺少特殊病原体的检验产品。以上问题的解决，将有助于我国传染病分子诊断领域的不断发展。

[参考文献]

[1] 温来欣.Luminex液相芯片在微生物多重检测中的应用[J].职业与健康，2014，1（16）：2355-2358.

[2] 王升启.分子诊断技术在传染病病原体检测中的应用[J].传染病信息，2014，10（5）：266-269.

[3] 石莹，田绿波，陈肖潇，等.液相芯片技术在传染病快速诊断中的應用[J].中国国境卫生检疫杂志，2011，10（5）：422-426.

[4] 张民秀，谢芝勋，邓显文，等.8种猪呼吸道和繁殖障碍病病原体GeXP检测方法的建立[J].中国农业科学，2015，11（24）：4996-5006.

[5] 张冬梅.热带传染病诊断技术的研究进展[J].中国寄生虫学与寄生虫病杂志，2015，9（6）：443-449.

[6] 赵笑，张冬梅.单克隆抗体和基因工程抗体在感染性疾病病原体检测中的应用[J].中国病原生物学杂志，2016，3（8）：3-6.

[7] 王宇平，陈永义，张建明.液相芯片技术在人类传染病检测中的应用[J].现代预防医学，2015，5（4）：708-709，716.

（收稿日期：2016-12-10）