クラリスロマイシンおよびレボフロキサシンに対する耐性をもたらす突然変異の検出のためのマルチプレックス ARMS-PCR の評価

Evaluation of multiplex ARMS-PCR for detection of mutations conferring resistance to clarithromycin and levofloxacin.

• Yangxia Li
• Tangshan Lv
• Chaochao He
• Hongyan Wang
• David S Cram
• Linfu Zhou
• Jun Zhang
• Weiqin Jiang

抄録

背景:

細菌は胃炎の主な原因です。感染症を治療するための抗生物質の増加する使用によって、突然変異抵抗性株はほとんどの人間の集団に現れました。患者を効果的に治療して感染症を解決するためには、臨床医は感染症の抗生物質感受性プロファイルに関する情報を必要とする。したがって、この情報を提供するために、迅速かつ正確な検査が必要とされている。この問題に対処するために、我々は、高度に普及しているクラリスロマイシンおよびレボフロキサシン耐性変異を迅速に検出するためのリアルタイムマルチプレックス ARMS-PCR アッセイを設計し、その妥当性を検証した。本研究の目的は、既知の抵抗性変異の直接サンガーシークエンシングをゴールドスタンダードとして使用し、ARMS-PCRの分析的および診断的感度と特異性を評価することであった。

Background: bacterium is a major cause of gastritis. With increasing use of antibiotics to treat infections, mutation resistant strains have emerged in most human populations. To effectively treat patients to help resolve infections, the clinician needs information on the antibiotic susceptibility profile of the infection. Therefore, a rapid and accurate test is required to provide this information. To address this issue, we designed and validated a real time multiplex ARMS-PCR assay for rapid detection of highly prevalent clarithromycin and levofloxacin resistance mutations. The aim of the study was to evaluate the analytical and diagnostic sensitivity and specificity of ARMS-PCR, using direct Sanger sequencing of the known resistance mutations as the gold standard.

結果:

クラリスロマイシンおよびレボフロキサシン耐性変異を持つ定義された数のプラスミドを使用した予備的研究では、我々のARMS-PCRアッセイの分析感度は50プラスミドコピーであり、これは胃生検サンプル中の約50個の細菌に相当します。特異性の点では、本アッセイは標的とした耐性変異に対して非常に特異的でした。また、このアッセイは、クラリスロマイシンとレボフロキサシンのヘテロ耐性変異を、1:1000の不釣り合いな比率であっても、確実かつ効率的に検出することができた。感染が疑われた192検体の分析から、アッセイの診断感度と特異度は、クラリスロマイシン耐性（100％と100％）、レボフロキサシン耐性（98.04％と95.04％）、クラリスロマイシンとレボフロキサシンの二重耐性（100％と96.91％）の検出に対して非常に高いものであった。抗生物質耐性菌と診断された74例のうち、クラリスロマイシン耐性は23例（31.1％）、レボフロキサシン耐性は21例（28.4％）、二重耐性は30例（40.5％）であった。サンプルの受領から結果まで、我々の単管アッセイは2時間以内に日常的に完了することができました。

Results: In preliminary studies using a defined number of plasmids with clarithromycin and levofloxacin resistance mutations, the analytical sensitivity of our ARMS-PCR assay was 50 plasmid copies, equating to around 50 bacterium in a gastric biopsy sample. In terms of specificity, the assay was highly specific for the targeted resistance mutations. The assay was also able to reliably and efficiently detect heteroresistance of clarithromycin and levofloxacin mutations, even at a disproportional ratio of 1:1000. From the analysis of 192 samples with suspected infections, the diagnostic sensitivity and specificity of the assay was very high for detection of clarithromycin resistance (100% and 100%), levofloxacin resistance (98.04% and 95.04%) and clarithromycin and levofloxacin double resistance (100% and 96.91%). Amongst the 74 patients diagnosed antibiotic resistance bacteria, 23 (31.1%) had clarithromycin resistance, 21 (28.4%) had levofloxacin resistance and 30 (40.5%) had double resistance. From sample receipt to results, our single tube assay could be routinely completed in under 2 h.

結論:

本アッセイは，クラリスロマイシンおよびレボフロキサシン耐性菌の検出において，高い診断感度と特異性を示した。当社のアッセイは、実証された精度、高効率、拡張性、低コストに基づき、クラリスロマイシンおよびレボフロキサシン耐性感染症の迅速な診断に有用な臨床的有用性を有しています。当社のアッセイ結果は、患者さんに明確な診断を提供し、治療を行う臨床医が最も効果的な抗生物質レジメンを投与して感染症の治癒を支援することを可能にします。

Conclusions: Our assay demonstrated high diagnostic sensitivity and specificity for detection of clarithromycin and levofloxacin resistant . Based on proven accuracy, together with high efficiency, scalability and low cost, our assay has useful clinical utility for rapid diagnosis of clarithromycin and levofloxacin resistant infections. Our assay results will provide patients with a clear diagnosis, enabling the treating clinician to administer the most effective antibiotic regimen to help the clear the infection.

© The Author(s) 2020.