Автономный чип выявляет туберкулезную палочку у ВИЧ-положительных людей лучше стандартного анализа

Туберкулез — одна из основных причин смертности среди людей с ВИЧ. При этом современные тесты, оценивающие активацию Т-клеток на специфические пептиды Mycobacterium tuberculosis, далеко не всегда позволяют выявить туберкулез у людей из этой группы риска. Авторы статьи в Nature Biomedical Engineering разработали метод анализа антигенспецифичного Т-клеточного ответа на базе микрофлюидного чипа (ASTRA), который позволяет проводить автоматизированный скрининг с меньшими затратами ресурсов и при этом обеспечивает более высокую диагностическую чувствительность у лиц с ВИЧ-1.

CD4⁺ Т-клетки играют важную роль в интерфероновом ответе на M. tuberculosis, однако у иммунокомпрометированных людей с дефицитом CD4⁺ Т-клеток эту реакцию сложно обнаружить. Ученые решили не ограничивать анализ маркеров активации этой популяцией лимфоцитов — они предложили оценивать уровни OX-40 (TNFRSF4/CD134) и 4-1BB (TNFRSF9/CD137). Экспрессия этих белков отражает активацию как CD4⁺, так и CD8⁺ Т-клеток, причем именно в последних уровень 4-1BB возрастает быстрее и интенсивнее.

Оба кандидатных маркера представляют собой мембранные белки. Для оценки их уровня исследователи разработали микрофлюидный чип, который позволяет детектировать клетки периферической крови, экспрессирующие OX-40 или 4-1BB. Протестировав чип на 30 добровольцах и оптимизировав его геометрию, авторы перешли к оценке диагностического потенциала разработки.

Сперва способность ASTRA выявлять M. tuberculosis провели на ВИЧ-отрицательных людях — тест выявлял наличие или отсутствие Т-клеточной активации не хуже, чем стандартная оценка интерферонового ответа.

Затем методику протестировали на биологических образцах лиц с подозрением на туберкулез. Периферическая кровь была получена от жителей Эсватини (Южная Африка), часть из когорты были ВИЧ-положительны. Инфекцию M. tuberculosis определяли по микробиологическим, стандартным иммунологическим и клиническим данным.

У большинства лиц с подтвержденным туберкулезом или скрытой инфекцией M. tuberculosis результаты ASTRA 4-1BB + OX-40 оказались положительными (чувствительность 93,3%, 28 из 30), в том числе у большей части ВИЧ-инфицированных (93,8%, 15 из 16). Примечательно, что в пяти случаях результаты ASTRA оказались положительными при ложноотрицательном интерфероновом тесте — все пятеро таких случаев сопровождались инфекцией ВИЧ-1. Два ложноотрицательных результата ASTRA были получены при использовании образцов с низкой жизнеспособностью клеток крови — возможно, реакция их активации была серьезно нарушена. Ложноположительных результатов ASTRA не было выявлено ни для одного из 14 контрольных образцов, то есть специфичность составила 100%.

Наконец, авторы дополнили разработку так, чтобы избавить ее от еще одного недостатка стандартного интерферонового теста — забора венозной крови. Они оптимизировали чипы так, чтобы для анализа было достаточно объема крови, взятого из пальца (около 25 мкл), и внедрили систему автономного функционирования (подачи реактивов). Это должно сделать point-of-care диагностику туберкулеза быстрой и доступной, в первую очередь для особо уязвимой группы — людей, живущих с ВИЧ.