Comparison of Performances of GeneXpert MTB/RIF, Bactec MGIT 960, and Bactec Myco/F Systems in Detecting Mycobacterium tuberculosis in Biopsy Tissues: a Retrospective Study

Article，2023-04-22, Microbiology Spectrum, [IF 9.043]

DOI：10.1128/spectrum.01414-22

原文链接：https://journals.asm.org/doi/10.1128/spectrum.01414-22

主要完成单位：中日友好医院

通讯作者：鲁炳怀（中日友好医院），曹彬（中日友好医院）

第一作者：赵建康（中日友好医院），蒲丹妮（北京协和医学院）

其他作者：张玉林，曲久鑫

摘要

结核病作为卫生保健相关感染的主要原因，仍然是全球公众关注的重大问题。结核分枝杆菌(MTB)的检测具有挑战性，因为该病原体具有少杆菌的特性。对于疑似肺结核和肺外结核患者，如果痰、支气管肺泡灌洗液(BALF)、相关标本MTB阴性或疑似肿瘤，活检组织可能提供更好的诊断率。本研究旨在比较Bactec分枝杆菌生长指示管960 (MGIT 960)系统、GeneXpert MTB/RIF检测(GeneXpert)系统和Bactec Myco/F裂解培养(Myco/F)系统在活检组织中鉴定MTB的性能。回顾性纳入2018年1月至2021年9月间3209例非重复患者的活检样本，其中180例(5.6%)至少1种方法检测出MTB阳性。GeneXpert的回收率最高(134/ 162,82.7%)，其次为MGIT 960(99/ 135,73.3%)和Myco/F (26/ 143,18.1%)， GeneXpert和MGIT 960的复合阳性率为96.6%(173/179)。完成两种检测后进行两两比较，结果显示Myco/F的检出率显著低于GeneXpert和MGIT 960(16.4%比82.8%，P<0.001;14.3% vs . 71.4%，P<0.001)。综上所述，GeneXpert是在活检组织中检测MTB最敏感和推荐的方法，GeneXpert和MGIT 960联合可以提高总体诊断率。

引言

结核分枝杆菌仍然是一个具有挑战性的公共卫生问题，尤其是在低收入和中等收入国家。根据世界卫生组织最近的一份报告，2020年这种流行病在中国的发病率为59 / 10万，占全球总数的8.5%。此外，中国在2021 - 2025年被列为结核病高负担国家。

该病主要通过吸入传播，表现为肺结核。早期准确的结核病病原学诊断是结核病防治的关键。然而，这有时是具有挑战性的，因为临床样本中结核分枝杆菌(MTB)的细菌载量很少。活检组织在临床上常用于肺癌的诊断。到目前为止，已经有几项研究使用活检组织来诊断肺结核病和胸膜结核，并取得了积极的结果。对于常规呼吸道样本(如痰、支气管肺泡灌洗液[BALF])没有阳性病原学发现的患者，活检组织是一种有前途的样本，特别是在无法排除恶性疾病的情况下。然而，由于侵入性检查的副作用，如局部疼痛和经皮肺气肿，应该建立一个良好的实验室方案来鉴定结核分枝杆菌。

目前有几种检测方法用于处理活检组织样本，以确定结核病的诊断。GeneXpert MTB/RIF系统(GeneXpert；Cepheid，Inc.，Sunnyvale，CA，USA)是一个基于实时荧光聚合酶链式反应和分子信标技术的快速自动化系统，可以在2小时内同时检测痰、BALF、活检组织、胸腔积液、石蜡包埋组织和肺外结核标本中的MTB和利福平耐药性。BACTEC MGIT 960系统(MGIT 960)是一种用于在7毫升培养管中生长和检测结核分枝杆菌和非结核分枝杆菌(NTM)的自动化系统。在试管中加入包括多粘菌素B、两性霉素B、奈利地酸、甲氧苄啶和阿洛西林(PANTA)的混合抗生素，以提高该系统的阳性率。此外，BACTEC MYCO/F裂解培养系统(MYCO/F)也是血液和无菌体液标本的真菌和分枝杆菌培养的自动化、连续监测系统(16-18)。培养的阳性结果确定了结核病的确凿证据，但这是耗时的，达到阳性的平均时间为14至28天。

本实验室在使用上述三种方法检测病原方面有丰富的经验。在这里，我们启动了一项回顾性单中心研究，以更好地评估这些基于我们实验室制定的方案在活检组织标本中检测MTB的方法的性能

研究方法

本研究在2018年1月至2021年9月期间，对3209例无重复病例的活检样本进行了回顾性调查，穿刺后取不同活检部位的活检组织用生理盐水浸泡，室温保存，2小时内按图1所示方案处理，及用无菌剪刀或手术刀将长或大的组织切碎。然后加入1 mL无菌生理盐水，充分混合。然后转移到(i) Myco/F裂解培养瓶，(ii) MGIT 960管中，和/或(iii) GeneXpert反应筒进行快速分子MTB检测。

图1 基于回顾性数据分析GeneXpert、Myco/F和MGIT 960检测疑似结核病患者MTB的诊断准确性。

研究结果

三种方法检测结核分枝杆菌的效果比较

从相同数量的患者中共收集了3,209份非重复活检组织标本，每个标本约0.5 ~ 2 mm2(图2)。除180例细菌学确诊的结核病例外，还有胸膜肺和支气管感染(780例，23.3%)、肺癌(546例，17.0%)、特发性间质性肺疾病(305例，9.5%)、淋巴瘤和其他血液系统疾病(28例，0.9%)等。入组患者的特征见表1。在3 209份标本中，2 468份、1 929份和2 561份分别进行了GeneXpert、MGIT 960和Myco/F检测，mtb阳性率分别为5.2%(134/2 468)、5.1%(99/1 929)和1.0%(26/2 561)。MGIT 960共检出12株NTM菌株(0.6%，12/1 929)，包括鸟分枝杆菌复合体(n = 9)、偶然分枝杆菌(n = 1)、脓肿分枝杆菌(n = 1)和堪萨斯分枝杆菌(n = 1)， MTB/NTM比值约为8.3:1(99/12)。

根据回顾性调查结果，共有1391例活检组织样本同时进行了上述3项检测;其中，98例患者的样本在三种方法中至少有一种呈阳性。与MGIT 960的培养结果相比，GeneXpert的灵敏度、特异度、阳性预测值和阴性预测值分别为75.8%(95%置信区间[CI]， 63.4 ~ 85.1%)、97.7% (95% CI, 96.7 ~ 98.4%)、61.7% (95% CI, 50.2 ~ 72.1%)和98.8% (95% CI, 98 ~ 99.3%)。Myco/F的上述值分别为16.7% (95% CI, 9 ~ 28.3%)、100% (95% CI, 99.5 ~ 100%)、91.7% (95% CI, 59.8 ~ 99.6%)和96% (95% CI, 94.8 ~ 97%)。此外，3,209例患者中的180例(5.6%)的活检组织标本在三项检测中至少有一项呈阳性，被定义为细菌学确诊的结核病病例。其中162例进行了GeneXpert检测，阳性率为82.7%(134/162)。MGIT 960和Myco/F的阳性率分别为73.3%(99/135)和18.2%(26/143)。117年的标本被Myco / F - 27为快速增长的细菌或酵母是积极的,包括莫拉克斯氏菌属(n = 1),假丝酵母(n = 2),葡萄球菌(n = 5),肠道菌(n = 3),链球菌(n = 1 0)、奈瑟菌(n = 1),不动杆菌(n = 1), 柯氏杆菌 (n = 1), 假单胞菌(n = 3) ，根据患者临床情况，2例金黄色葡萄球菌分离株和3例肠杆菌分离株为双重感染。

180例患儿中，98例同时送检了GeneXpert、MGIT 960和Myco/F三种检测方法，阳性率分别为82.7%(81/98)、67.4%(66/98)和12.2%(12/98)。GeneXpert法、MGIT 960法和Myco/F法分别检出31例(31.6%)、14例(14.3%)和1例(1%)阳性样本。

完成两次检测后进行两两比较分析。180例MTB阳性患者中，118例同时采用GeneXpert和MGIT 960进行MTB检测，两种方法分别检出95例(80.5%)和82例(69.5%)阳性，60例(50.9%)两种方法均检出阳性。两种方法的检测结果具有可比性(P = 0.071)。此外，分别有128份和112份样本同时进行GeneXpert和Myco/F检测，以及MGIT 960和Myco/F培养。Myco/F的回收率显著低于GeneXpert和MGIT 960(16.4%对82.8%，P, 0.001;14.3% vs . 71.4%， P, 0.001)。180份样本中179份进行了GeneXpert或MGIT 960检测，173份检测结果为阳性(96.6%)。

图2 基于回顾性数据分析GeneXpert、Myco/F和MGIT 960检测疑似结核病患者MTB的诊断准确性。

表1 基于活检组织样本的疑似和确诊结核病患者的特征

下呼吸道标本检测结果

在180例MTB阳性活检标本中，118例患者在活检检查前后1个月内送痰或BALF标本进行GeneXpert或MGIT 960检测，其中67.8%(80/118)为MTB阳性。同时，80例患者中有8例在呼吸道标本呈MTB阳性后1 ~ 13天进行组织活检检测。

全血或胸腔积液IGRA结果

180例MTB阳性患者中，157例在活检检查前后1个月内进行了干扰素γ释放试验(IGRAs)，其中8例胸腔积液，149例全血，其中92.4% (145/157) 为IGRA阳性。

结论

该研究发现GeneXpert具有优越的敏感性，并且GeneXpert和MGIT 960的联合应用可以提高总体检测率。这项研究将有助于提高细菌学确诊的结核病的诊断，并在初步治疗的背景下辅助决策。