TORCH檢測試劑研發抗原選擇策略綜述

添加時間:2021年7月5日
TORCH檢測試劑研發抗原選擇策略綜述
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一、?TORCH簡述

TORCH一詞最早于1971年由埃默里大學免疫學家Andre Nahmia提出,包含一組可導致先天性宮內感染的病原體,感染此類病原體后可通過胎盤或產道或者新生兒,可能導致流產、早產、畸胎、死胎、宮內發育遲緩、新生兒多器官損害等不良預后。

T 代表弓形蟲 ?????:Toxoplasma gondii,Toxo;

R 代表風疹病毒 ???:Rubella virus,RV;

C 代表巨細胞病毒 ?:Cytomegalovirus,CMV;

H 代表單純皰疹病毒:Herpes simplex virus,HSV;

O 代表“others” ???:varicella zoster virus(水痘-帶狀皰疹病毒)、 parvovirus B19(細小病毒B19)、Epstein?Barr virus(EB病毒)、syphilis(梅毒)、Coxsackievirus(柯薩奇病毒)、Zika virus(寨卡病毒)等。

其中弓形蟲、風疹病毒、巨細胞病毒、單純皰疹病毒被譽為“傳統TORCH”,近年來Other中的病原體不僅頻發引起宮內感染及新生兒不良預后,且經流行病學調查發現此類病原體的血清陽性率占比較高,國際上已將更多的病原體納入TORCH篩查檢測,加強孕前、產前TORCH感染監測。不僅如此,多個國家和地區將孕前、孕期篩查涉及的病原體納入圍產保健的重要項目。

二、?TORCH感染機制

病原體可從母體血液通過胎盤絨毛進行垂直傳播,也可以經過頂葉蛻膜或子宮頸通過羊膜囊傳播感染等多種途徑感染胎兒,在孕早期,孕中期、孕晚期等的感染途徑如下:

孕早期(0-13周):病原體感染易影響胎盤發育,導致流產或早產;

孕中期(14-26周):影響正常胎盤和胎兒的發育;

孕晚期(27-40周)及圍產期:病原體感染將導致新生兒死亡或終生感染。

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圖1:TORCH病原體的感染途徑

三、?TORCH的免疫應答過程、

檢測流程與風險判別

目前,TORCH臨床實驗室檢測的首選檢測方法是血清學檢測,其原理為免疫應答的抗原抗體特異性結合;在機體的免疫應答過程中,主要是由獲得性免疫特異性實現的,即免疫應答的特異性是指抗原的特異性,闡述TORCH相關病原體的免疫應答過程,科學合理的選擇合適的抗原,可指導提高血清學檢測的準確性;梳理病原體的檢測流程及風險判別,可輔助臨床決策。

1.?弓形蟲

1)?免疫應答過程

目前診斷弓形蟲感染的血清型指標為IgM和IgG;根據弓形蟲感染引起的免疫應答過程可知,不論是急性感染還是無臨床癥狀感染,弓形蟲IgM識別的抗原組分包括:20kDa、23kDa、25kDa、28kDa、30kDa、32kDa、35kDa、38kDa、45kDa、55kDa等多組抗原;在感染弓形蟲后的4周、6周、9周及45周過程中,與機體IgG抗體反應的弓形蟲抗原也為多種抗原,分子量從6kDa-150kDa不等;據研究表明,人體內抗弓形蟲IgG抗體至少識別17種以上弓形蟲的抗原成分,其大部分抗原來自弓形蟲滋養體的內部結構成分;由此可知,弓形蟲感染引起機體IgM、IgG抗體免疫應答均為多重抗原成分,見圖2。

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圖2:弓形蟲急性感染患者體內IgG、IgM、IgA的免疫應答情況

2)?弓形蟲檢測流程與風險判別

弓形蟲感染的孕期檢測流程與風險判別請見下圖3

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圖3:弓形蟲感染孕期檢測流程與風險判別

2.?巨細胞病毒

1)?免疫應答過程

血清學檢測不僅是目前CMV感染篩查的首選方法,對CMV感染風險判斷具有重要價值。在CMV感染的不同階段,其引起宿主免疫應答的抗原表位略有不同。當機體初次感染CMV后,發現不同患者之間所引起免疫應答的抗原表位存在差別;在感染初期(0.5-2周內),少部分人群中主要以IE1、p52抗原表位與IgM產生特異性反應;在初次感染后3-4周后,更多人群以IE1、IE2、p52、pp65等多個抗原表位與IgM產生特異性免疫應答。在檢測IgG的過程中發現,IE1、IE2、p52、pp65等多個抗原表位與IgG產生特異性免疫應答,隨著感染時間的增加,多個抗原表位刺激產生的免疫應答更穩定;由此可見,無論在原發感染還是繼發感染階段,均為多重抗原表位引起機體產生IgM、IgG免疫應答反應,這與CMV感染宿主后完成其基因組的轉錄表達相一致。見圖4。

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圖4:CMV不同階段感染患者體內IgG、IgM、IgA的免疫應答情況

2)?巨細胞病毒檢測流程與風險判別

巨細胞病毒感染的孕期檢測流程與風險判別請見下圖5:

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圖5:孕期巨細胞病毒感染檢測流程與風險判別

3.?風疹病毒

1)?免疫應答過程

皮疹發作后的3-6天是檢測風疹IgM抗體是急性風疹的首選方法,持續1-3個月,隨后下降直至消失;IgG抗體在感染后的2-3周可檢測到,隨著感染的進展發現,不同結構蛋白引起的免疫反應不盡相同,外膜糖蛋白E1在刺激機體后引起的免疫反應隨總的IgG抗體保持一致,外膜糖蛋白E2也將在短期內升高,與總IgG抗體一致;核衣殼蛋白C在刺激機體后在短期內下降消失,表明外膜糖蛋白是引起機體免疫反應的主要抗原表位;在原發性風疹病毒感染的體液免疫反應的研究中,外膜糖蛋白是引起機體產生IgM、IgG抗體的主要抗原表位(見圖6)。尤其在IgM的血清轉化過程中,主要以E1、E2為主,未見核衣殼蛋白C的表達;由此可知,在風疹病毒診斷IgG的抗原選擇以外膜蛋白(E1-E2)為主,而風疹病毒棘突蛋白(E1-E2)是風疹病毒外膜糖蛋白E1通過鏈內和鏈間的二硫鍵與外膜糖蛋白E2形成穩定的E1-E2異二聚體;E1-E2異二聚體具有E1、E2單體的優勢特點及其形成的空間構象抗原位點,E1-E2異二聚體在特異性方面完勝E1單體和E2單體。

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圖6:風疹病毒感染后的免疫應答隨時間變化

2)?檢測流程與風險判別

風疹病毒感染的孕期檢測流程與風險判別請見下圖7:

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圖7:風疹病毒感染孕期檢測流程與風險判別

4.?單純皰疹病毒

1)?免疫應答過程

HSV的基因組可編碼約75種不同的結構蛋白和非結構蛋白,在不同的時間點合成表達的蛋白質不同。首先,早期基因轉錄合成病毒早期蛋白及早期多肽;然后通過合成的早期蛋白及早期多肽激活中晚期基因轉錄表達,合成中晚期蛋白(主要有糖蛋白gB,gC,gD,gE,gG,gH,gI ,gL,gM,gN等),以完成病毒的整個復制(見圖8)。不同時期轉錄生成的蛋白,在病毒入侵宿主過程中發揮不同作用,因此,引起的免疫應答也存在差別。

在HSV急性感染期,IgM主要識別結構蛋白、病毒早期蛋白、早期多肽;這與HSV基因組的轉錄表達過程是一致的,證明在HSV感染過程中引起IgM產生免疫應答的主要抗原為早期蛋白、早期多肽(即早期蛋白)、結構蛋白等;

HSV-1和HSV-2之間存在著許多生物學相似和大部分相同的免疫原性序列;研究表明,對于HSV免疫原性包膜糖蛋白,除糖蛋白G之外的所有糖蛋白均包含引起交叉反應性B細胞和T細胞反應的免疫原性區域。

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圖8:HSV-1的基因組轉錄(圖片來源: ViralZone)

2)?檢測流程與風險判別

單純皰疹病毒感染的孕期檢測流程與風險判別請見下圖9

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圖9:單純皰疹病毒感染孕期檢測流程與風險判別

5.?細小病毒B19

1)?免疫應答過程

血清學抗體檢測是目前細小病毒B19感染的臨床輔助診斷和流行病學調查研究的主要方法;IgM可在細小病毒B19感染后的7-12天可檢測到,IgG可在15天后可檢測到;而引起機體產生免疫應答的主要抗原有衣殼蛋白(VP1約占5%、VP2約占95%)、非結構蛋白NS1;目前以衣殼蛋白VP2檢測IgM、IgG抗體最可靠,也有增加NS1和VP1抗原進行補充;VP2在體內或體外均可自組裝成病毒樣顆粒VP2-VLP,在真核表達系統(如桿狀病毒表達)可表達出與天然抗原一致抗原性和構象表位,使檢測結果更準確;而原核表達的線性表位在操作過程中易變性,檢測過程中會出現假陰性,因此,VP2-VLP是當前最適用于細小病毒B19抗體檢測的抗原,也可在此基礎上根據需求增加VP1或NS1抗原進行補充

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圖10:細小病毒B19 感染的血清學、病毒學及臨床特征

2)?檢測流程與風險判別

細小病毒B19感染的孕期檢測流程與風險判別請見下圖11

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圖11:細小病毒B19 感染孕期檢測流程

6.?水痘-帶狀皰疹病毒

1)?免疫應答過程

血清學檢測對于水痘及帶狀皰疹的感染診斷、免疫狀態檢測、易感人群的確定及評價免疫效果均具有重要意義;對于不同類型抗體的檢測其抗原選擇是不同的。

水痘患者參與VZV-IgM的蛋白反應區域為32-255kDa,在32kDa-35kDa(非糖蛋白結構區)反應性最強,78-108kDa蛋白區域反應性相對較弱。帶狀皰疹患者參與VZV-IgM的蛋白反應區域為31-170kDa,與水痘患者相似,在32kDa-35kDa(非糖蛋白結構區)反應性最強,部分患者在32kDa-35kDa區域蛋白的峰值稍晚于78kDa-108kDa區域蛋白。由此可見,參與VZV-IgM的蛋白反應區域主要為32kDa-35kDa和78kDa-108kDa,也就是說檢測VZV-IgM抗體的最佳抗原至少需包含兩大蛋白反應區域,目前全細胞抗原為最佳抗原選擇。

水痘患者參與VZV-IgG抗體譜反應區蛋白主要為78kDa-114kDa(糖蛋白區域),帶狀皰疹患者參與VZV-IgG抗體最主要的抗體譜反應區蛋白為78kDa-108kDa(糖蛋白區域);與引起水痘患者VZV-IgG的抗體譜相比,引起帶狀皰疹的VZV-IgG抗體譜的反應性更強。由此可見,參與VZV-IgG抗體譜反應區蛋白的主要為水痘-帶狀皰疹病毒的糖蛋白。

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圖12:水痘-帶狀皰疹病毒感染階段患者體內IgG、IgM、IgA的免疫應答情況

2)?檢測流程與診療過程

水痘-帶狀皰疹病毒感染的孕期檢測流程與診療過程請見下圖13

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圖13:水痘-帶狀皰疹病毒感染孕期檢測流程(來源:英國皇家婦產科醫師學院RCOG)

四、?TORCH檢測試劑研發的抗原選擇策略

 

保障TORCH血清學抗體檢測結果的準確、穩定和可靠的主要決定因素在于原料的選取;根據TORCH的免疫應答過程、檢測流程與風險判別對TORCH項目的抗原選擇進行梳理匯總如下:

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五、?總結

隨著中國人口老齡化嚴重和國家三胎生育政策的出臺,意味著將有更多的高危妊娠和更高的出生缺陷,TORCH 感染是產前、圍產期和產后發病率和死亡率增加的主要原因,加強孕前、產前TORCH感染監測預防出生缺陷至關重要;科學合理地采用抗原選擇策略能有效保障抗體檢測結果的準確、穩定和可靠性,并有助于避免相關不良妊娠結局的發生。

注:關于文章的任何疑問,請咨詢作者郵箱:hillson.zhu@www.futur0.com

參考文獻:

【1】?Stop, think SCORTCH: rethinking the traditional ‘TORCH’?screen in an era of re-emerging Syphilis

【2】?Contributions of maternal and fetal antiviral immunity in congenital disease

【3】?Seroprevalence of TORCH infection among pregnant women

【4】?TORCH Infections

【5】?Seroprevalences of antibodies against TORCH infectious pathogens in women of childbearing age residing in Brazil, Mexico, Germany, Poland, Turkey and China

【6】?Ultrasound indications for maternal STORCH testing in pregnancy

【7】?Seroprevalence of TORCH Pathogens in Southeast Asia Congenital infections in Hong Kong: beyond TORCH

【8】?Seroprevalence of TORCH Pathogens in Southeast Asia

【9】?TORCH screening used appropriately in China?─three years results from a teaching hospital in northwest China

【10】?A new perspective on universal preconception care in China

【11】?Preconception Care—East Meets West

【12】?Perinatal Parvovirus B19 Infection

【13】?Chickenpox in Pregnancy

【14】?TORCH實驗室規范化檢測與臨床應用專家共識

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編輯:Steven | 校對:Harris | 責編:Hillson

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