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        南非鄉(xiāng)鎮(zhèn)的實驗室從呼吸空氣中取樣結(jié)核病

        我是 Masiphumelele,一個非正式的錫棚,蹲磚建筑,以及開普敦以南的狹窄小巷,有23,000人上學(xué),經(jīng)營企業(yè),睡覺,并且面頰四處交往。因此,傳染病很普遍 - 尤其是結(jié)核病(TB),它們在成年后會感染80%左右的居民。

        南非鄉(xiāng)鎮(zhèn)的實驗室從呼吸空氣中取樣結(jié)核病

        本月在這里開設(shè)的一個新研究機構(gòu)旨在通過研究如何在當(dāng)?shù)厣鐓^(qū)傳播結(jié)核病來遏制結(jié)核病。價值100萬盧比(70萬美元)的生物生物學(xué)結(jié)核病研究設(shè)施將允許開普敦大學(xué)(UCT)的微生物學(xué)家研究從當(dāng)?shù)亟Y(jié)核病患者呼出的空氣中捕獲的結(jié)核分枝桿菌。

        它將使用本地開發(fā)的技術(shù)。在兩層樓的一樓,結(jié)核病患者將進入一個大小與電話亭大小相當(dāng)?shù)?ldquo;干凈的盒子”,并在那里度過一段時間。箱內(nèi)的空氣 - 約300升 - 將被抽真空并通過無菌水運行,將任何顆粒物質(zhì)(包括細(xì)菌)鎖定在5毫升管中。然后科學(xué)家們會在樣本中搜尋結(jié)核病蟲子。

        目前,識別結(jié)核感染并不是最簡單或最便宜的方法。但隨著時間的推移,科學(xué)家們希望將其擴展為高通量診斷工具,以幫助識別社區(qū)中所謂的“超級傳播者”。他們還希望確定結(jié)核病傳播的社區(qū)中的位置,這將有助于針對結(jié)核病預(yù)防服務(wù)。“我們希望找到大家誰是在附近發(fā)射,說:” 羅賓·伍德,UCT的德斯蒙德圖圖艾滋病中心主任,新網(wǎng)站背后的主腦之一。

        發(fā)現(xiàn)超級吊具說起來容易做起來難。要做到這一點,該技術(shù)必須能夠每天僅在Masiphumelele中篩選數(shù)十名患者,快速返回結(jié)果并且不會給患者帶來不便。這將需要樣品處理的高級自動化,而顯微鏡學(xué)家目前必須逐個檢查數(shù)千個納米孔以檢測一個樣品中的缺陷。還需要研究一個人散發(fā)的結(jié)核病量是否決定了他或她的感染程度,或者是否是特定的結(jié)核菌株會導(dǎo)致感染。

        更遠(yuǎn)的地方,挑戰(zhàn)將成倍增加。伍德說,開普敦市的結(jié)核病患者人數(shù)比美國,英國,德國和法國的人數(shù)要多,這種細(xì)菌感染的人數(shù)是開普敦人口的兩倍,與100年前相比。兒童感染率特別高。到5歲時,Masiphumelele中20%的兒童感染了結(jié)核病,當(dāng)他們達到高中時,這一比例上升到50%。

        這里的感染率非常高,部分原因是艾滋病毒使數(shù)百萬南非人易患結(jié)核病。但伍德認(rèn)為艾滋病毒本身并不能解釋像Masiphumelele這樣的地方感染率升高的原因。相反,他認(rèn)為有大量受感染的個體未能通過治療計劃達到,這些治療計劃專注于活動性疾病。“除非你阻止人們接受疾病,否則你永遠(yuǎn)不會阻止疾病,”他說。

        這就是潔凈室采樣技術(shù)的用武之地。與要求患者咳嗽的結(jié)核病檢測結(jié)果不同,清潔箱中的樣本是被動的 - 如果需要,患者可能會咳嗽(并記錄下來),但不會提示他們。這將使科學(xué)家們能夠確定咳嗽是否更好地傳播結(jié)核病,而不僅僅是呼吸與受感染者相同的空氣。

        該技術(shù)仍處于起步階段,未來幾年,UCT的微生物學(xué)家計劃完善清潔盒收集機制。來自UCT的傳染病和分子醫(yī)學(xué)研究所的Digby Warner領(lǐng)導(dǎo)了微生物學(xué)工作,他說從患者那里獲得結(jié)核病的工作是令人振奮的。他說,研究實驗室菌株“就像在動物園里看到獅子一樣”。但是從自然感染的人身上研究結(jié)核病“就像在野外看到有機體一樣”。

        對于團隊中的其他人來說,該中心的位置為他們研究的疾病提供了一種受歡迎的人際關(guān)系。將研究從樣本中提取的結(jié)核分枝桿菌的基因組指紋的阿納斯塔西婭科赫說,她知道世界上沒有其他地方這樣的高科技設(shè)備位于如此接近受影響的社區(qū)。“這改變了你對研究的看法,”她說。“當(dāng)你進入'馬西'時,你會想到傳播是如何在社交上發(fā)生的。作為基礎(chǔ)科學(xué)家,我們不做很多社會研究,我們不了解社會因素。但是當(dāng)你把它們?nèi)考性谝粋€地方時,它變得非常強大。“

        微生物學(xué)小組的下一步是確保他們在樣本中看到的實際上是結(jié)核分枝桿菌。要做到這一點,他們必須隔離單個細(xì)胞并研究它們 - 這是團隊尚未做到的事情。“我們有很多間接證據(jù)表明我們在幻燈片中看到的是結(jié)核病??雌饋硐窠Y(jié)核病,我們可以從中培養(yǎng)結(jié)核病,并且它像結(jié)核病一樣染色,“華納說。但他說,幻燈片中有很多“垃圾”,包括其他細(xì)菌,對于未來的自動化而言,結(jié)核病鑒定無可指責(zé)。“接下來幾年的挑戰(zhàn)是要達到這樣的程度,即我們可以從幻燈片中捕獲生物體,或者在培養(yǎng)物中培養(yǎng)它,或者獲得脂質(zhì)或蛋白質(zhì)信號,以確認(rèn)我們所看到的肯定是結(jié)核病。”

        對于下一階段,華納和他的同事正在與麻省理工學(xué)院和倫敦帝國理工學(xué)院的同事合作。他們將使用麻省理工學(xué)院開發(fā)的一種新的熒光探針,看看它是否比開普敦團隊目前使用的結(jié)核病突出探針(稱為DMN-海藻糖)選擇性地標(biāo)記結(jié)核分枝桿菌更好,并致力于從中提取突出的細(xì)菌。樣品進行進一步分析。

        但伍德研究傳播的方法并非沒有批評者。哈佛大學(xué)醫(yī)學(xué)院的愛德華納德爾說,并非所有在呼出的空氣中檢測到的結(jié)核顆粒都能引起感染,因此計算空氣中的微生物可能會高估患者的傳染性。Nardell是自2005年以來一直在南非另一地區(qū)研究結(jié)核病傳播的組織的一部分,該組織通過豚鼠籠從結(jié)核病房中排出空氣,以發(fā)現(xiàn)有多少動物感染了這種疾病。“這可以測量實際的感染,感興趣的事件,”他說。“有時老方法仍然是最好的。”

        埃里克·魯賓,在哈佛TH陳公共衛(wèi)生學(xué)院的微生物學(xué)家說,木材是開展的工作是“不尋常的和困難的。”但他表示,自己在豚鼠傳輸工作已產(chǎn)生了有趣和臨床翻譯的結(jié)果,“羅賓的工作是不同,因為他對潛在的分子機制感興趣。“

        其他人則更加明確支持。牛津大學(xué)傳染病微生物學(xué)專家德里克克魯克說:“讓這樣一個專門的部門解決結(jié)核病是如何從受感染的人特別地傳染給易感人群的,這是一個步驟變化。” “好處是,促進或阻止這種情況的因素現(xiàn)在可以被解開。在這樣的傳播發(fā)生的地方做這件事給研究人員提供了最好的機會來解決這個問題。“

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