감염병의 현장진단을 위한 병원체의 핵산추출 및 분자진단 방법 개발 Development of nucleic acid extraction and molecular diagnosis methods for on-site diagnosis of infectious disease원문보기
감염병은 다양한 감염성 미생물의 감염에 의해 발생한다. 감염병은 패혈증을 일으켜 생명을 위협하거나, 전염성이 있는 감염병의 경우에는 인간이나 동물 사이에 전파되어 다수의 건강에 영향을 미친다. 따라서 감염 초기에 현장에서 신속하고 정확하게 원인이 되는 미생물을 파악하는 것이 중요하다. 현장형 진단 방법으로는 주로 신속항원법이 사용되고 있으나, 감염 초기에 민감도가 낮다. 실험실 기반 진단 방법인PCR은 높은 민감도와 ...
감염병은 다양한 감염성 미생물의 감염에 의해 발생한다. 감염병은 패혈증을 일으켜 생명을 위협하거나, 전염성이 있는 감염병의 경우에는 인간이나 동물 사이에 전파되어 다수의 건강에 영향을 미친다. 따라서 감염 초기에 현장에서 신속하고 정확하게 원인이 되는 미생물을 파악하는 것이 중요하다. 현장형 진단 방법으로는 주로 신속항원법이 사용되고 있으나, 감염 초기에 민감도가 낮다. 실험실 기반 진단 방법인PCR은 높은 민감도와 특이도 및 정확도로 널리 사용되고 있다. 그러나 핵산 추출 과정, 고가의 열순환 장비 및 전문 인력이 필요하므로, 현장에서 사용되기에는 한계가 있다. 이러한 한계를 극복하기 위하여 최근에는 핵산 추출 과정을 단순화하거나, LAMP 등의 등온 핵산 증폭 방법이 사용되고 있다. 본 논문에서는 감염병의 현장 진단을 위한 핵산 추출 및 핵산 검출 방법을 개발했다. 첫 번째로, 칸디다의 혈액감염으로 발생하는 칸디다증을 현장에서 진단하기 위한 기술을 개발했다. 칸디다에 감염된 혈액샘플로부터 핵산을 추출하기 위한 방법으로, Chelex-100/boiling 방법을 개발했다. 또한 LAMP 방법을 이용하여 칸디다 전체 종을 진단할 수 있는 Candida/Pan LAMP assay를 개발하였다. 개발된 기술은 1시간 이내에 진단이 가능하며, 임상 검체에 대하여 100% 민감도와 특이도를 나타냈다. 두 번째로, SARS-CoV-2-RT-LAMP-LFA kit를 개발했다. 이 키트는 Chelex-100/boiling nucleic acid extraction device 와 one-step amplification detection apparatus를 포함하며, RNA 추출부터 검출까지 전 과정동안 오염없이 SARS-CoV-2를 진단할 수 있다. 개발된 기술은 40분 이내에 진단이 가능하며, 임상 검체에 대하여 97.8%의 민감도와 100%의 특이도를 나타냈다. 마지막으로, 초기 증상이 유사한 코로나 바이러스와 인플루엔자를 동시에 진단할 수 있는 LAMP assay를 개발했다. 본 연구에서는 LAMP의 assimilating probe를 이용하여 실시간으로 인플루엔자 A/B/SARS-CoV-2를 진단했다. 개발된 LAMP assay는 상용화된 qPCR kit와 검출 성능이 비교되었으며, 모든 바이러스에서 kappa index가 0.7 이상으로 두 방법 간 검출 성능이 유사함을 확인했다. 결론적으로, 본 연구에서 개발된 감염병의 현장 진단을 위한 핵산 추출 및 분자 진단 방법은 저비용의 신속하고, 단순하고, 정확한 방법의 POCT 플랫폼으로서 충분한 가치가 있음을 확인하였다.
감염병은 다양한 감염성 미생물의 감염에 의해 발생한다. 감염병은 패혈증을 일으켜 생명을 위협하거나, 전염성이 있는 감염병의 경우에는 인간이나 동물 사이에 전파되어 다수의 건강에 영향을 미친다. 따라서 감염 초기에 현장에서 신속하고 정확하게 원인이 되는 미생물을 파악하는 것이 중요하다. 현장형 진단 방법으로는 주로 신속항원법이 사용되고 있으나, 감염 초기에 민감도가 낮다. 실험실 기반 진단 방법인PCR은 높은 민감도와 특이도 및 정확도로 널리 사용되고 있다. 그러나 핵산 추출 과정, 고가의 열순환 장비 및 전문 인력이 필요하므로, 현장에서 사용되기에는 한계가 있다. 이러한 한계를 극복하기 위하여 최근에는 핵산 추출 과정을 단순화하거나, LAMP 등의 등온 핵산 증폭 방법이 사용되고 있다. 본 논문에서는 감염병의 현장 진단을 위한 핵산 추출 및 핵산 검출 방법을 개발했다. 첫 번째로, 칸디다의 혈액감염으로 발생하는 칸디다증을 현장에서 진단하기 위한 기술을 개발했다. 칸디다에 감염된 혈액샘플로부터 핵산을 추출하기 위한 방법으로, Chelex-100/boiling 방법을 개발했다. 또한 LAMP 방법을 이용하여 칸디다 전체 종을 진단할 수 있는 Candida/Pan LAMP assay를 개발하였다. 개발된 기술은 1시간 이내에 진단이 가능하며, 임상 검체에 대하여 100% 민감도와 특이도를 나타냈다. 두 번째로, SARS-CoV-2-RT-LAMP-LFA kit를 개발했다. 이 키트는 Chelex-100/boiling nucleic acid extraction device 와 one-step amplification detection apparatus를 포함하며, RNA 추출부터 검출까지 전 과정동안 오염없이 SARS-CoV-2를 진단할 수 있다. 개발된 기술은 40분 이내에 진단이 가능하며, 임상 검체에 대하여 97.8%의 민감도와 100%의 특이도를 나타냈다. 마지막으로, 초기 증상이 유사한 코로나 바이러스와 인플루엔자를 동시에 진단할 수 있는 LAMP assay를 개발했다. 본 연구에서는 LAMP의 assimilating probe를 이용하여 실시간으로 인플루엔자 A/B/SARS-CoV-2를 진단했다. 개발된 LAMP assay는 상용화된 qPCR kit와 검출 성능이 비교되었으며, 모든 바이러스에서 kappa index가 0.7 이상으로 두 방법 간 검출 성능이 유사함을 확인했다. 결론적으로, 본 연구에서 개발된 감염병의 현장 진단을 위한 핵산 추출 및 분자 진단 방법은 저비용의 신속하고, 단순하고, 정확한 방법의 POCT 플랫폼으로서 충분한 가치가 있음을 확인하였다.
Infectious diseases are caused by infection with various infectious microorganisms. Infectious diseases cause sepsis, which threaten life, or in the case of contagious infectious diseases, they spread between humans and animals and affect public health. Therefore, it is important to quickly and accu...
Infectious diseases are caused by infection with various infectious microorganisms. Infectious diseases cause sepsis, which threaten life, or in the case of contagious infectious diseases, they spread between humans and animals and affect public health. Therefore, it is important to quickly and accurately identify the causative microorganisms in field at the early stage of infection. As an on-site diagnostic method, the rapid antigen test (RAT) is mainly used, but its sensitivity is low in the early stage of infection. As a laboratory-based diagnostic method, PCR is widely used due to its high sensitivity, specificity, and accuracy. However, since it requires a nucleic acid extraction process, expensive thermocycling equipment and specialized personnel, there is a limit to its use in field. In order to overcome these limitations, recently, a nucleic acid extraction process has been simplified or an isothermal nucleic acid amplification method such as LAMP has been developed. In this paper, a nucleic acid extraction and nucleic acid detection method were developed for on-site diagnosis of infectious diseases. First, a technology for on-site diagnosis of candidiasis caused by Candida blood infection was developed. As a method for extracting nucleic acids from blood samples infected with Candida, the Chelex-100/boiling method was developed. In addition, a Candida/Pan LAMP assay was developed that can diagnose all species of Candida. The developed technology can be diagnosed within 1 hour and shows 100% sensitivity and specificity for clinical samples. Second, we developed a rapid SARS CoV-2 reverse transcription loop-mediated isothermal amplification (RT-LAMP)-lateral flow assay (LFA). This kit includes a Chelex-100/boiling nucleic acid extraction device and one-step amplification detection apparatus, which can perform the entire process from RNA extraction to detection and can diagnose SARS CoV-2 infection without contamination. The developed technology can diagnose within 40 minutes, and showed 97.8% sensitivity and 100% specificity for clinical samples. Last, a LAMP assay that can simultaneously diagnose coronavirus and influenza, which have similar symptoms was developed. In this study, influenza A, influenza B and SARS-CoV-2 were diagnosed in real time using the LAMP assimilating probe. The developed LAMP assay was compared with commercial qPCR kits in detection performance, and it was confirmed that the detection performance of the two methods was similar with a kappa index of 0.7 or higher for all viruses. In conclusion, developed the nucleic acid extraction and molecular diagnosis method for on-site diagnosis of infectious diseases is valuable as a low-cost, rapid, simple, and accurate POCT platform.
Infectious diseases are caused by infection with various infectious microorganisms. Infectious diseases cause sepsis, which threaten life, or in the case of contagious infectious diseases, they spread between humans and animals and affect public health. Therefore, it is important to quickly and accurately identify the causative microorganisms in field at the early stage of infection. As an on-site diagnostic method, the rapid antigen test (RAT) is mainly used, but its sensitivity is low in the early stage of infection. As a laboratory-based diagnostic method, PCR is widely used due to its high sensitivity, specificity, and accuracy. However, since it requires a nucleic acid extraction process, expensive thermocycling equipment and specialized personnel, there is a limit to its use in field. In order to overcome these limitations, recently, a nucleic acid extraction process has been simplified or an isothermal nucleic acid amplification method such as LAMP has been developed. In this paper, a nucleic acid extraction and nucleic acid detection method were developed for on-site diagnosis of infectious diseases. First, a technology for on-site diagnosis of candidiasis caused by Candida blood infection was developed. As a method for extracting nucleic acids from blood samples infected with Candida, the Chelex-100/boiling method was developed. In addition, a Candida/Pan LAMP assay was developed that can diagnose all species of Candida. The developed technology can be diagnosed within 1 hour and shows 100% sensitivity and specificity for clinical samples. Second, we developed a rapid SARS CoV-2 reverse transcription loop-mediated isothermal amplification (RT-LAMP)-lateral flow assay (LFA). This kit includes a Chelex-100/boiling nucleic acid extraction device and one-step amplification detection apparatus, which can perform the entire process from RNA extraction to detection and can diagnose SARS CoV-2 infection without contamination. The developed technology can diagnose within 40 minutes, and showed 97.8% sensitivity and 100% specificity for clinical samples. Last, a LAMP assay that can simultaneously diagnose coronavirus and influenza, which have similar symptoms was developed. In this study, influenza A, influenza B and SARS-CoV-2 were diagnosed in real time using the LAMP assimilating probe. The developed LAMP assay was compared with commercial qPCR kits in detection performance, and it was confirmed that the detection performance of the two methods was similar with a kappa index of 0.7 or higher for all viruses. In conclusion, developed the nucleic acid extraction and molecular diagnosis method for on-site diagnosis of infectious diseases is valuable as a low-cost, rapid, simple, and accurate POCT platform.
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