通过基于微流控芯片的环介导等温扩增快速检测引起下呼吸道感染的细菌病原体

摘要

各种细菌病原体如果不准确发现和及时治疗，会导致呼吸道感染并导致严重的健康问题。 通过环介导的等温扩增快速准确地检测这些病原体，可在临床环境中有效管理和控制呼吸道感染。

摘要

呼吸道感染 （RTI） 是临床环境中最常见的问题之一。快速准确地鉴定细菌病原体将为管理和治疗RTIs提供实用指南。本研究描述了一种通过多通道环介导的等温扩增 （LAMP） 快速检测引起呼吸道感染的细菌病原体的方法。LAMP是一种灵敏、特异的诊断工具，可快速检测细菌核酸，准确度高，可靠性高。与传统的细菌培养方法相比，所提出的方法具有显着的优势，传统的细菌培养方法非常耗时，并且通常需要更高的灵敏度来检测低水平的细菌核酸。本文介绍了利用LAMP检测下呼吸道样本（痰液、支气管灌洗液和肺泡灌洗液）的肺炎 克雷伯菌 感染及其多种合并感染的代表性结果。综上所述，多通道LAMP方法提供了一种快速有效的方法，用于识别临床样本中的单一和多种细菌病原体，有助于防止细菌性病原体的传播，并有助于RTIs的适当治疗。

引言

由细菌病原体引起的呼吸道感染（RTIs）是全球发病率和死亡率的主要原因¹.它被定义为任何上呼吸道或下呼吸道症状，伴有持续 2-3 天的发烧。虽然上呼吸道感染比下呼吸道感染更常见，但慢性和复发性呼吸道感染也是常见的临床疾病，对个人构成巨大风险，并给医疗保健系统带来沉重负担².RTIs的常见细菌性病原体包括肺炎链球菌³型、流感嗜血杆菌⁴型、金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、肺炎克雷伯菌、麦芽窄食单胞菌等。这些致病菌通常定植在宿主鼻咽和上呼吸道的粘膜表面，引起喉咙痛和支气管炎等 RTI 的典型症状。当它们从上呼吸道扩散到下呼吸道的无菌区域时，它们会引起肺炎，并可能通过呼吸道在人与人之间传播⁵.在严重的情况下，它们还可能导致侵袭性细菌性疾病，尤其是菌血症性肺炎、脑膜炎和败血症，这些都是全球所有年龄组人群发病和死亡的主要原因。

传统的 RTI 检测包括使用咽拭子和痰液呼吸道样本进行微生物培养⁶.此外，酶联免疫吸附测定 （ELISA） 等血清学检测可检测血清中的抗体或抗原，而凝集试验可观察抗体和抗原的凝集反....

研究方案

本研究所有样本均经广东省人民医院伦理审查委员会（批准文号：KY2023-1114-01）审定通过。所有参与者在实验前签署了书面知情同意书。用于研究的试剂和设备列在 材料表中。协议中使用的缩写列在 补充表1中。

1.采集下呼吸道临床样本

1. 痰液收集
   1. 用清水清洁口腔和牙齿，如果适用，请确保摘下假牙。用力咳嗽，将深呼吸道痰液排出到痰液容器中（至少 0.6 mL）。
   2. 避免被唾液或鼻涕污染。如果咳嗽困难，应吸入 45 °C 的 100 g/L NaCl 溶液以促进咳痰。将标本转移到无菌、可密封的容器中。
      注意：确保在早晨和使用任何抗菌药物之前收集痰液样本。
2. 支气管灌洗液 （BLF）
   1. 将收集器头从鼻孔或气管切开部位（约 30 厘米深）插入气管。注入 5 mL 生理盐水，建立负压，旋转收集器头，然后慢慢退出。
   2. 收集提取的粘液，并用取样溶液（生理盐水或注射用无菌水）冲洗收集器一次。或者，将小儿导尿管连接到 50 mL 注射器，作为收集的替代品。
3. 肺泡灌洗液 （ALF）
   1. 通过胸部影像学检查确定病变位置。选择最重要或进展最快的区域进行灌洗。
   2. 灌洗时通过活检通道将 1-2 mL 2....

讨论

呼吸道感染是普遍存在的医院相关感染，会给患者带来严重后果，并使死亡率不断上升¹⁶。及时准确地识别潜在的病原体，然后使用有效的抗生素是成功治疗和改善预后的关键，特别是考虑到传统培养方法固有的局限性¹⁷.在这项研究中，我们使用基于 LAMP 的方法来确定单个或多个感染，以快速准确地检测 RTI。该快速检测系统是通过将LAMP技术与微流控技术相结合.......

材料

Name	Company	Catalog Number	Comments
Bath Incubator(MK2000-2)	ALLSHENG		Provide a constant temperature environment
Bronchial lavage fluid collector head	TIANPINGHUACHANG	SEDA 20172081375	Collecting bronchoalveolar lavage fluid
Fiberoptic bronchoscope	OLYMPUS	SEDA 20153062703	A flexible bronchoscope equipped with a fiberoptic light source and camera, to visually examine the airways and structures within the lungs. Assist in collecting bronchoalveolar lavage
HR1500-B2	Haier	SEDA 20183541642	Biosafety cabinet
NAOH	MACKLIN	S817977	Liquefy viscous lower respiratory tract sample
Nucleic acid detection kit for respiratory tract pathogens	Capitalbio Technology	SEDA 20173401346	Testing for bacteria infection
Nucleic acid extraction reagent	Capitalbio Technology	SEDA 20160034	For DNA extraction
RTisochip-W	Capitalbio Technology	SEDA 20193220539	Loop-mediated Isothermal Amplification
THERMO ST16R	Thermo Fisher Scientific	SEDA 20180585	Centrifuge the residual liquid off the wall of the tube.
Vortex mixer VM-5005	JOANLAB		For mixing reagent