疟疾快速诊断技术课件

1、疟疾快速诊断技术疟疾快速诊断技术的疟疾快速诊断技术的研究与应用研究与应用湖北湖北CDC传染病所传染病所疟疾快速诊断技术主要内容主要内容 前言前言 显微镜镜检用于疟疾诊断显微镜镜检用于疟疾诊断 荧光显微镜用于疟疾诊断荧光显微镜用于疟疾诊断 PCR方法用于疟疾诊断方法用于疟疾诊断 免疫学用于疟疾诊断免疫学用于疟疾诊断 1、疟疾诊断试剂基于的靶抗原、疟疾诊断试剂基于的靶抗原 2、诊断试剂基于的免疫学原理、诊断试剂基于的免疫学原理 3、疟疾诊断的快速诊断试剂疟疾诊断的快速诊断试剂 疟疾快速诊断技术前言 疟疾是广泛分布于热带、亚热带及温带边缘地区的一疟疾是广泛分布于热带、亚热带及温带边缘地区的一种重要蚊

2、媒传染病，弓种重要蚊媒传染病，弓l起世界范围内的较高的发病率和死起世界范围内的较高的发病率和死亡率，亡率， 简便、快速和可靠的检测手段对提高临床疗效和控简便、快速和可靠的检测手段对提高临床疗效和控制流行具有重要意义。传统的厚、薄血膜姬氏染色镜检浩制流行具有重要意义。传统的厚、薄血膜姬氏染色镜检浩仍是当前疟疾诊断的主要方法，但费时费力，需专业培训仍是当前疟疾诊断的主要方法，但费时费力，需专业培训人员，且对低原虫血症者易漏诊人员，且对低原虫血症者易漏诊 这些不足促进了更敏感、这些不足促进了更敏感、简便，更快速的新技术的发展，如荧光染色镜检简便，更快速的新技术的发展，如荧光染色镜检 组氨酸富组氨酸富

3、集蛋白和疟原虫乳酸脱氢酶抗原检测及集蛋白和疟原虫乳酸脱氢酶抗原检测及PCR技术等。技术等。疟疾快速诊断技术 世界卫生组织召开的专家研讨会上认为疟疾的世界卫生组织召开的专家研讨会上认为疟疾的诊断方法应准确、敏感、低廉快速方法应能检出诊断方法应准确、敏感、低廉快速方法应能检出每微升每微升100个原虫，检测时间应在个原虫，检测时间应在1小时内完成检小时内完成检测。测。疟疾快速诊断技术一、显微镜镜检用于疟疾诊断一、显微镜镜检用于疟疾诊断 显微镜镜检仍是目前广泛应用的疟疾诊断显微镜镜检仍是目前广泛应用的疟疾诊断技术技术(金标准）金标准） 主要优点主要优点 - 特异高特异高 - 能区分虫种能区分虫种 -

4、能分期能分期 - 能计数能计数 - 1小时内能完成诊断程序小时内能完成诊断程序疟疾快速诊断技术 缺点缺点- 要求有较高的技术素质要求有较高的技术素质- 容易漏检容易漏检（恶性疟）（恶性疟）- 大规模镜检费时、费力大规模镜检费时、费力- 敏感性低敏感性低（原虫感染率为（原虫感染率为0.01%，厚片的，厚片的敏感性是薄片的敏感性是薄片的10倍）倍） 疟疾快速诊断技术二、 荧光显微镜用于疟疾诊断荧光显微镜用于疟疾诊断 研究发现，一些荧光素对核酸有好的亲 和力，经一定波长的紫外线激活，原虫核酸可通过荧光显微镜观察到。 目前常用的荧光染色剂:- 有吖啶橙（AO）- 苯并硫羟基嘌呤（bcp）- 若丹明-1

5、23一种红色的荧光染料，主要作用于细胞膜，也常用于原虫染色 疟疾快速诊断技术FIG. 1. Trophozoites of P. falciparum stained with AO in the QBC UV fluorescence method 疟疾快速诊断技术 吖啶橙（吖啶橙（AO）优缺点：）优缺点： 染色需要较高的技术，辨认非特异性着染色需要较高的技术，辨认非特异性着色因子，特别注意区分豪厄尔斯氏体同原色因子，特别注意区分豪厄尔斯氏体同原虫的区别，这种豪厄尔斯氏体来自溶血性虫的区别，这种豪厄尔斯氏体来自溶血性贫血的病人。一般来说，吖啶橙染色法检贫血的病人。一般来说，吖啶橙染色法检测原

6、虫的敏感性为测原虫的敏感性为41-93%,为为100原虫原虫/1微升血液微升血液,相当于相当于0.002%感染率。检测恶性感染率。检测恶性疟的特异性为疟的特异性为93%。检测间日疟和其他非。检测间日疟和其他非恶性疟原虫的后期原虫的特异性只有恶性疟原虫的后期原虫的特异性只有52%。疟疾快速诊断技术 染色优缺点：染色优缺点： 染色后疟原虫厚血膜在倍染色后疟原虫厚血膜在倍荧光显微镜下见，疟原虫各发育期及滋养荧光显微镜下见，疟原虫各发育期及滋养体、裂殖体和配子体呈特异性苹果绿色荧体、裂殖体和配子体呈特异性苹果绿色荧光；胞桨疟色素呈黄色；白细胞胞桨染成光；胞桨疟色素呈黄色；白细胞胞桨染成亮绿色。血膜中的

7、异物不呈荧光色，易区亮绿色。血膜中的异物不呈荧光色，易区别。别。 疟疾快速诊断技术 FIG. 2. Trophozoites of P. falciparum stained with BCP in the fluorescence method. 疟疾快速诊断技术 染色恶性疟与间日疟血片，敏感染色恶性疟与间日疟血片，敏感性为、，特异性为性为、，特异性为、，阳性预测值、，阳性预测值、阴性预测值、阴性预测值与。认为染色法是一种有使与。认为染色法是一种有使用价值的疟疾诊断新方法。用价值的疟疾诊断新方法。疟疾快速诊断技术 若丹明若丹明-123： 一种红色的荧光染料，主要作用于细胞一种红色的荧光染料，

8、主要作用于细胞膜，也常用于原虫染色膜，也常用于原虫染色 ，目前用得不多。，目前用得不多。疟疾快速诊断技术三、三、PCR方法用于疟疾诊断方法用于疟疾诊断 PCR方法严格来说不能算是疟疾的快速方法严格来说不能算是疟疾的快速诊断方法，他的主要特点是敏感性高，能诊断方法，他的主要特点是敏感性高，能检出每微升少于检出每微升少于5个原虫的血液样本。复式、个原虫的血液样本。复式、多层和荧光定量多层和荧光定量PCR方法可用于疟疾的定方法可用于疟疾的定性和定量诊断，这对哪些形态学难以鉴别性和定量诊断，这对哪些形态学难以鉴别的样本来说非常有价值。的样本来说非常有价值。疟疾快速诊断技术 （一）疟原虫检测的常用的分子

9、标志（一）疟原虫检测的常用的分子标志 有环子孢子有环子孢子 (CS)、18SrRNA片段、裂片段、裂殖子表面蛋白一殖子表面蛋白一1(Msp一一1)、裂殖子表面、裂殖子表面蛋白一蛋白一2(Msp一一2)及富组氨酸蛋白及富组氨酸蛋白(m )基因基因等等 疟疾快速诊断技术 CS是疟原虫子孢子表达的一种期特异性表面抗原的是疟原虫子孢子表达的一种期特异性表面抗原的基因。已发现通过测定基因。已发现通过测定CS基因序列的重复结构可进行疟基因序列的重复结构可进行疟原虫分类了解其遗传特征和地理来源。自原虫分类了解其遗传特征和地理来源。自1984对对CSP基因序列进行测定以来，已积累了大量基因序列进行测定以来，已

10、积累了大量CSP基因资料，基因资料，至今为止有中美洲、南美洲、东亚、东南亚、南太平洋至今为止有中美洲、南美洲、东亚、东南亚、南太平洋岛屿开展间日疟原虫岛屿开展间日疟原虫CSP基因序列分析问日疟原虫基因序列分析问日疟原虫CSP中央重复区由中央重复区由1521个个9肽重复单位组成，每单位由肽重复单位组成，每单位由27个核苷酸编码个核苷酸编码9个氨基酸，目前已发现两类明显不同的个氨基酸，目前已发现两类明显不同的9肽重复单位，分为肽重复单位，分为PvI型和型和PV一一型型I型按型按9肽单位肽单位氨基酸序列变化分为温带族和热带族，两族序列差异明氨基酸序列变化分为温带族和热带族，两族序列差异明显分布有一定

11、局限性。显分布有一定局限性。 疟疾快速诊断技术 （二）优缺点：二）优缺点：- PCR方法也可用于研究原虫的种群差异、方法也可用于研究原虫的种群差异、突变和对突变和对药物的抗性药物的抗性 - 敏感性高。能够检测到感染率为敏感性高。能够检测到感染率为0.00001%的恶性疟原虫血样，以及感染率为的恶性疟原虫血样，以及感染率为0.0000126%的间日疟血样。的间日疟血样。- 利用套式和逆转录利用套式和逆转录PCR方法能鉴定方法能鉴定4种疟原种疟原虫，虫， 疟疾快速诊断技术 一般一般PCR方法也存在着产物的污染易致假方法也存在着产物的污染易致假阳性，不能在一次检测中鉴别虫种，也不阳性，不能在一次检测

12、中鉴别虫种，也不能诊断混合感染。能诊断混合感染。 需特殊设备，不能用于现场需特殊设备，不能用于现场 费时，成本高费时，成本高疟疾快速诊断技术四、免疫色谱方法四、免疫色谱方法 （一）原理（一）原理 免疫色谱技术其原理为利用硝酸纤维素膜免疫色谱技术其原理为利用硝酸纤维素膜(NC)制备免疫层析测试制备免疫层析测试条，在条，在NC上包被被检抗原的一株单抗作为捕获带，同时，将另一株上包被被检抗原的一株单抗作为捕获带，同时，将另一株单抗偶联在胶体金或乳胶上作为检测试剂。当样本溶液和检测试剂单抗偶联在胶体金或乳胶上作为检测试剂。当样本溶液和检测试剂通过捕获带时，二者形成的复合物即被包被在膜上的抗体捕捉，如通

13、过捕获带时，二者形成的复合物即被包被在膜上的抗体捕捉，如果样品中含有被检抗原，则捕获带可发生颜色反应，颜色反应的强果样品中含有被检抗原，则捕获带可发生颜色反应，颜色反应的强弱与样本中的抗原浓度成正比。这些产品从取血、反应、结果判断，弱与样本中的抗原浓度成正比。这些产品从取血、反应、结果判断，只需只需510分钟，而且多个样本可同时进行检测不需特殊仪器，非常分钟，而且多个样本可同时进行检测不需特殊仪器，非常适合于边远山区基层医院、卫生所防保医生和村医应用。适合于边远山区基层医院、卫生所防保医生和村医应用。 疟疾快速诊断技术FIG. 3. Principle of immunochromatogra

14、phic RDT for malaria 疟疾快速诊断技术 （二）疟疾诊断试剂基于的靶抗原（二）疟疾诊断试剂基于的靶抗原1、水溶性蛋白水溶性蛋白HEP（histidine-rich proteins）。研究表）。研究表明恶性疟原虫感染红细胞后，由感染的红细胞分泌三种明恶性疟原虫感染红细胞后，由感染的红细胞分泌三种含有大量组氨酸组成的水溶性抗原，它们是含有大量组氨酸组成的水溶性抗原，它们是HRP-1/HRP-2和和HRP-3。HRP-2由感染疟原虫的红细胞大量分泌，其由感染疟原虫的红细胞大量分泌，其含量在整个红细胞内期随裂殖子的分裂逐渐升高。这一含量在整个红细胞内期随裂殖子的分裂逐渐升高。这一抗

15、原只由无性体中和早期配子体产生，量大，且较稳定，抗原只由无性体中和早期配子体产生，量大，且较稳定，是用于恶性疟诊断的首选。同是用于恶性疟诊断的首选。同HRP-1和和HRP-2比较，比较，HRP-3在血液中的量很少，目前还没有针对它的试剂盒在血液中的量很少，目前还没有针对它的试剂盒疟疾快速诊断技术 2、乳酸脱氢酶乳酸脱氢酶(Lactate dehydrogenase，LDH) 乳酸脱氢酶是糖酵解途径的终止酶，由疟原乳酸脱氢酶是糖酵解途径的终止酶，由疟原虫的无性期和有性期产生。先前的研究揭示了虫的无性期和有性期产生。先前的研究揭示了pLDH同宿主动物同宿主动物LDH在理化、免疫学特性和酶在理化、免

16、疫学特性和酶学方面有很大的差异。另外四种疟原虫产生的学方面有很大的差异。另外四种疟原虫产生的pLDH有不同的异构体，具有种、属特异性，因有不同的异构体，具有种、属特异性，因而目前将它作为快速检测试剂第二选择的靶抗原。而目前将它作为快速检测试剂第二选择的靶抗原。疟疾快速诊断技术 3、醛缩酶（醛缩酶（aldolase） 醛缩酶是一种果糖二磷酸醛缩酶，可催化醛缩酶是一种果糖二磷酸醛缩酶，可催化1，6-二磷二磷酸果糖，生成磷酸二羟丙酮及磷酸甘油醛，由疟原虫的酸果糖，生成磷酸二羟丙酮及磷酸甘油醛，由疟原虫的无性期和有性期产生。四种疟原虫都能检测到。一些研无性期和有性期产生。四种疟原虫都能检测到。一些研究

17、建议将此酶作为快速诊断的靶抗原，目前仅限于研究。究建议将此酶作为快速诊断的靶抗原，目前仅限于研究。疟疾快速诊断技术 （三）快速诊断试剂（三）快速诊断试剂1、ParaSight-F。ParaSight-F法为世界卫生组织推荐的应用产品，检测法为世界卫生组织推荐的应用产品，检测原虫的靶抗原为原虫的靶抗原为HRP-2。和厚血膜镜检比较，现场评估结果显示在原虫。和厚血膜镜检比较，现场评估结果显示在原虫密度大于密度大于100个微升，原虫感染率个微升，原虫感染率0.002%时，检测恶性疟的敏感性平时，检测恶性疟的敏感性平均为均为7798%，特异性，特异性8398%。当患者。当患者HRP-2分泌少，血液中分

18、泌少，血液中HRP-2水平低时，水平低时，ParaSight-F法可能出现阴性结果，同法可能出现阴性结果，同PCR法比较，法比较，ParaSight-F的检测低感染率患者的敏感性低于的检测低感染率患者的敏感性低于PCR法。法。疟疾快速诊断技术 2、ICT pf和和 PATH Falciparum Malaria IC。ICT pf。 ICT pf （ICT1）诊断卡用于检测恶性疟，也是基于检测）诊断卡用于检测恶性疟，也是基于检测HRP-2抗原。该诊断试剂由于操作简单，所需仪器少，结果易于判断，赢抗原。该诊断试剂由于操作简单，所需仪器少，结果易于判断，赢得了越来越多的使用者。缺点是只能检测恶性疟

19、，如果用于检测其得了越来越多的使用者。缺点是只能检测恶性疟，如果用于检测其他疟疾可能造成漏检或误诊；其次不能用于诊断混合感染；第三有他疟疾可能造成漏检或误诊；其次不能用于诊断混合感染；第三有报道于内风湿因子起交叉反应，导致假阳性。报道于内风湿因子起交叉反应，导致假阳性。疟疾快速诊断技术FIG. 4. Amrad ICT Pf immunochromatographic test device for detection of P. falciparum HRP-2. 疟疾快速诊断技术 3、OptiMAL。 OptiMAL诊断试剂是基于检测原虫代谢产物乳酸脱氢酶，目前诊断试剂是基于检测原虫代谢产

20、物乳酸脱氢酶，目前OptiMAL乳酸脱氢酶检测试剂盒是在层析条上包被两株乳酸脱氢酶检测试剂盒是在层析条上包被两株LDHpf单抗，单抗，一株为恶性疟种特异性单抗，另一株为能与四种人疟原虫都反应的一株为恶性疟种特异性单抗，另一株为能与四种人疟原虫都反应的属特异性单抗。此诊断方法在实验室和现场条件下都已进行了评估，属特异性单抗。此诊断方法在实验室和现场条件下都已进行了评估，同镜检法相比，恶性疟原虫的敏感性和特异性在分别为同镜检法相比，恶性疟原虫的敏感性和特异性在分别为88和和99 ，问日疟分别为问日疟分别为94 和和100。在评估中也发现，感染率小于。在评估中也发现，感染率小于0.002%的血样的血

21、样OptiMAL检测有检测有3%的阴性的阴性 疟疾快速诊断技术FIG. 5. OptiMAL immunochromatographic test device for the detection of pLDH. 疟疾快速诊断技术TABLE 1. Results of routine blood samples examined for malaria by microscopy compared to OptiMAL rapid dipstick testaNo. of samples and species present by microscopyNo. OptiMAL positiv

22、e Sensitivity (%)Plasmodium falciparum 54 with parasitemia of 1% (50,000 parasites/l)54 100 103 with parasitemia of 0.11% (5,000 parasites/l)103 100 72 with parasitemia of 0.010.09% (500 parasites/l)72 100 32 with parasitemia of 0.0010.009% (50 parasites/l)23 72 11 with parasitemia of 0.00010.0009%

23、(5 parasites/l)8 73 5 with gametocytes only 4 80Plasmodium vivax 110 (all asexual stages) 105 96Plasmodium malariae 17 (late trophozoites) 8 47Negative 214 (no malaria parasites found)0 100疟疾快速诊断技术TABLE 2. Results obtained by microscopy and OptiMAL from sequential blood samples from 60 patients rece

24、iving therapy for P. falciparum malariaa Sample collection timeNo. of patients with positive microscopic parasitemiaMean parasitemia (%)No (%) OptiMAL positiveSensitivity (%) of OptiMAL at this parasitemia from initial samplesDay of diagnosis (Pretreatment)602.4358 (98)100Day 1 posttreatment511.9639

25、 (76)100Day 2 posttreatment440.52527 (61)100Day 3 posttreatment290.1118 (62)100Day 4 posttreatment160.03111 (68)100Day 5 posttreatment80.00223 (38) 72疟疾快速诊断技术TABLE 3. Comparison of methods for diagnosing Plasmodium infection in bloodParameterMicroscopyPCRFluorescenceDipstick HRP-2Dipstick pLDH, ICT

26、Pf/PvSensitivity parasites/l) 505 50100100SpecificityAll speciesAll speciesP. falciparum good, others difficultP. falciparum onlyP. falciparum and P. vivax good, and P. ovale and P. malariae only with pLDHParasite density or parasitemiaYesNo NoCrude estimationCrude estimationTime for result3060 min2

27、4 h3060 min20 min20 minSkill levelHighHighModerateLowLowEquipmentMicroscopePCR apparatusQBC apparatus or direct fluorescence microscopeKit onlyKit onlyCost/testLowHighModerate/lowModerateModerate疟疾快速诊断技术五、镜检站、镜检中心的职责和任务五、镜检站、镜检中心的职责和任务 1、如何确定每个县血检数、如何确定每个县血检数A 国家规定，以县为单位发病率在国家规定，以县为单位发病率在1/万以上的万以上的地区，（我们省枣阳、襄阳、老河口、广水一类地区，（我们省枣阳、襄阳、老河口、广水一类县）年血检数不低于辖区人口总数的县）年血检数不低于辖区人口总