CRISPR诊断技术:儿童呼吸道感染检测的未来之星
发布时间:2024-05-19

童呼吸道感染现状

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WHO的统计数据显示,下呼吸道感染仍是世界上最致命的传染病,位居全球主要死亡原因第四位[1]。全球194个WHO成员国2000年 ~ 2019年5岁以下儿童死亡原因分析显示,下呼吸道感染是5岁以下儿童(新生儿除外)的首要死亡原因,中国是5岁以下儿童死亡病例数最高的10个国家之一[2]


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2019年全球5岁以下儿童死亡原因


呼吸道感染是儿科最常见的疾病之一,占所有儿科疾病首位。呼吸道感染病原谱呈现多样化,临床症状非特异。上呼吸道感染多由病毒引起,发病率高,多为自限性疾病,易引起多种并发症;下呼吸道感染由病毒、支原体、衣原体、军团菌、细菌等微生物感染引起,发病率较上呼吸道感染低,但医治费用较高。呼吸道感染现状,病原谱多样且复杂,急性呼吸道感染90%以上为非细菌性,多为非典型性病原体,临床症状非特异;非典型病原体具有感染力强、传播快、潜伏期短、发病急、病后免疫力不能持久等特点,常导致较高的发病率和死亡率,造成疾病的大流行。不同病原感染,诊疗差异较大。针对不同的病原体,需采用不同的抗感染药物。


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儿童呼吸道检测现状

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面对频发的呼吸系统疾病,其致病微生物复杂多样,但症状往往相似,有流涕、发热、头痛等症状,临床病例为单一或复合感染,导致临床症状与普通辅助检查不具有特异性,不利于鉴别。


2023年12月,《发热患儿就诊流程规范化管理专家共识》(下称《共识》)正式发布[8],其提出发热门诊应根据临床诊疗和疫情防控要求合理开展传染病和儿科常见感染性疾病病原学检测项目,尤其是病原学快速检测项目。需要重点关注的儿科急性感染常见病原体,包括:(1)易造成急性呼吸道感染高发流行的病原体,如甲型和乙型流感病毒、呼吸道合胞病毒、腺病毒、新冠病毒、偏肺病毒、副流感病毒及肺炎支原体等;(2)易造成急性病毒性感染腹泻的高发流行病原体,如诺如病毒、轮状病毒等。


《共识》将病原学快速检测项目摆在了重要位置。快速检测项目对于病毒检测试剂的要求高,而多项病原体联检试剂产品能够满足于市场对于快速检测的需要,同时呼吸道联检检测试剂产品能够缩短患者治疗周期,更大程度避免抗生素的滥用。


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常见检测方法

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传统的检测方法主要包括抗原检测、抗体检测、培养分离和核酸检测等。这些方法各有优势,但也存在一定的局限性


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核酸检测有较高的灵敏性和特异性,受抗菌药物应用影响小,检测窗口期短,速度快,尤其适用于传染性病原体如病毒的核酸筛查,或难以培养的细菌(如结核分枝杆菌)和非典型病原体的检测。核酸检测技术还可以同时检测多种病原体,提高了检测效率和准确性。



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《儿童呼吸道感染病原体核酸检测专家共识》表示:核酸检测方法因具有较高的灵敏度和特异性,得以快速地临床推广应用,成为呼吸道感染病原体诊断的主要方法[9]


CRISPR技术的应用

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CRISPR技术在分子诊断领域的应用,为儿童呼吸道感染病原体核酸快检提供了新的解决方案。CRISPR(规律成簇的短回文重复序列)是一种在细菌和古菌中发现的天然免疫机制。我们前期文章也介绍了CRISPR系统基于Cas12或Cas13蛋白的反式剪切能力,已被用于开发快速、灵敏的核酸检测系统。这些系统不仅具有高特异性和灵敏度,而且操作简便,有望实现家庭自测。


在呼吸道感染领域中,通过设计特定的CRISPR系统,可以识别并剪切病原体特有的基因序列,且具有高特异性、快速检测、操作简便等特点,可以完成一个样本同时检测多种病原体,且适用于不同样本类型,从而实现对呼吸道感染病原体的快速、准确检测。


技术优势

高特异性:CRISPR系统可以针对特定的病原体设计,避免交叉反应,提高检测的准确性。

快速检测:与传统的培养方法相比,CRISPR检测可以在30min内完成,大大缩短了等待时间。

操作简便:CRISPR诊断技术不需要复杂的实验室设备,有望实现现场快速检测及居家自测。

成本效益:与传统的PCR技术相比,CRISPR技术减少了昂贵的设备投入和耗时的操作步骤,使得大规模筛查变得更加经济高效。



未来展望

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呼吸道感染的联检技术正朝着更快速、更精准、更经济的方向发展。CRISPR技术的应用为呼吸道感染的诊断带来了新的机遇,有望在未来进一步提高检测的准确性和效率,为临床治疗提供更有力的支持。CRISPR技术在呼吸道感染领域的应用仍处于发展阶段,但已显示出强大的市场潜力。


1.家庭自测的便捷性:CRISPR快检技术有望实现家庭自测,对发病急的患儿可快速了解健康状况,并及时采取相应措施。


2.基层医疗的强化:该技术的应用还将强化基层卫生防疫能力,提升医疗服务效率,尤其是在偏远地区和医疗资源匮乏的地区。


3.技术与服务的结合:随着“互联网+医疗”的发展,CRISPR核酸快检技术可以与在线医疗服务相结合,提供一站式的健康管理解决方案。


未来,随着技术的不断成熟和优化,相信CRISPR技术将在呼吸道感染的诊断和治疗中发挥更加重要的作用,为全球公共卫生事业做出更大的贡献。



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