Multiplexed detection of cell-free M. Tuberculosis DNA and its drug-resistant variants in blood

血液中无细胞结核分枝杆菌 DNA 及其耐药变异体的多重检测

基本信息

  • 批准号:
    10639855
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 75.34万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2023
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2023-08-11 至 2028-07-31
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

ABSTRACT Every year 10 million people fall ill with tuberculosis (TB) and 1.5 million people die from TB – making it the leading cause of death from infectious disease – but TB can be difficult to diagnose. Extended M. tuberculosis (Mtb) cultures are still often used for diagnosis. PCR-based assays (e.g. Xpert MTB/RIF) that detect TB DNA can provide more rapid results, but require special equipment and, like Mtb culture, exhibit reduced sensitivity when employed to analyze sputum from individuals with extrapulmonary TB or compromised immune systems. Blood-based TB assays should detect all forms of TB, but current tests analyze the immune response to Mtb antigens and cannot distinguish active and latent TB. Sensitive detection of Mtb-derived cell-free DNA (cfDNA) in the circulation, however, represents a potential new means for enhanced TB diagnosis. Circulating cfDNA is rapidly degraded after its release and disease-associated cfDNA levels in blood can rapidly change in response to pathologic changes and physiologic responses. This short half-life can enable “real-time” cfDNA analyses required for accurate evaluation of the current status of active Mtb infections and rapid granular evaluation of Mtb treatment responses. However, the limit of detection (LoD) of current PCR-based assays are not sufficient to reliably detect Mtb cfDNA in blood. We have established a CRISPR-Cas12a-based detection system that can ultra-sensitively detect trace amount of SARS-CoV-2 RNA in blood to diagnose COVID-19, predict disease severity, and evaluate infection resolution. We have adapted this approach to develop a blood-based multiplexed CRISPR-mediated TB diagnosis (CRISPR-TBD) assay that can detect circulating Mtb cfDNA, including SNPs responsible for drug-resistant TB. Our preliminary data from longitudinal serum samples of patients undergoing TB treatment provide strong proof-of-principle evidence for the clinical utility of this platform. We have adapted this approach to a paper strip-based point of care (POC) CRISPR-TBD detection platform suitable for use in resource-limited regions with high TB burden, without decreasing assay sensitivity. We now propose to: 1) systematically optimize all CRISPR-TBD paper strip assay steps to improve quantitative detection of Mtb-cfDNA in POC settings; 2) evaluate the performance of this POC assay to diagnose pulmonary and extrapulmonary TB and to identify drug-sensitive and -resistant TB cases; 3) quantify Mtb-cfDNA changes in serum during TB treatment as a measure of treatment efficacy or failure and for early detection of nascent drug resistance; and 4) in-field validate the diagnostic performance of this POC assay in an independent TB patient cohort when performed in a clinical laboratory in a high endemic TB region and evaluate in parallel the performance our predictive Mtb-cfDNA model for TB treatment.
抽象的 每年有1000万人因结核病(TB)而生病,有150万人死于结核病 - 使其成为 传染病的主要死亡原因 - 但结核病可能很难诊断。结核分枝杆菌 (MTB)文化仍然经常用于诊断。基于PCR的测定(例如XPERT MTB/RIF)检测TB DNA 可以提供更快速的结果,但需要特殊设备,例如MTB培养,暴露了降低的灵敏度 当被用来分析肺内结核病或免疫系统受损的人的痰液时。 基于血液的结核病测定应检测所有形式的结核 抗原,无法区分活性和潜在结核。 MTB衍生的无细胞DNA(CFDNA)的敏感检测 但是,在循环中,代表了增强结核病诊断的潜在新手段。循环cfDNA是 释放后迅速退化,血液中与疾病相关的CFDNA水平可能会迅速改变 病理变化和生理反应。这个短的半衰期可以实现“实时” CFDNA分析 准确评估活动MTB感染的当前状态和快速颗粒状评估所必需的 MTB治疗反应。但是,当前基于PCR的测定的检测极限(LOD)不够 可靠地检测到血液中的mtb cfDNA。我们已经建立了一个基于CRISPR-CAS12A的检测系统 超敏性检测血液中的痕量SARS-COV-2 RNA诊断Covid-19,预测疾病 严重程度并评估感染分辨率。我们已经改编了这种方法来开发基于血液的多路复用 CRISPR介导的结核病诊断(CRISPR-TBD)测定法,可以检测到循环的MTB CFDNA,包括SNP 负责耐药结核病。我们来自接受的患者纵向血清样本的初步数据 结核病治疗为该平台的临床实用性提供了有力的原理证据。我们已经适应了 这种方法用于基于纸条的护理点(POC)CRISPR-TBD检测平台适合用于 资源有限的区域具有较高的结核病负担,而不会降低评估敏感性。我们现在建议:1) 系统地优化所有CRISPR-TBD纸条测定步骤,以改善MTB-CFDNA的定量检测 在POC设置中; 2)评估该POC分析的性能以诊断肺和肺外结核 并确定对药物敏感和耐药性结核病病例; 3)量化TB期间血清中的MTB-CFDNA变化 治疗作为治疗效率或失败的量度,以及早期检测新生耐药性;和 4)现场验证该POC分析在独立结核病患者队列中的诊断性能 在高流行结核病区域的临床实验室中进行,并同时评估我们 用于结核病处理的预测MTB-CFDNA模型。

项目成果

期刊论文数量(0)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

Tony Y. Hu其他文献

IP-MS Analysis of ESX-5 and ESX-1 Substrates Enables Mycobacterial Species Identification
ESX-5 和 ESX-1 底物的 IP-MS 分析可实现分枝杆菌菌种鉴定
  • DOI:
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Qingbo Shu;Meena U Rajagopal;Jia Fan;Lingpeng Zhan;Xiangxing Kong;Yifan He;Suwatchareeporn Rotcheewaphan;Christopher J. Lyon;W. Sha;A. Zelazny;Tony Y. Hu
  • 通讯作者:
    Tony Y. Hu
Decoding the blood peptidome as a new biomarker resource for cancer detection
解码血液肽组作为癌症检测的新生物标志物资源
  • DOI:
    10.15406/mojpb.2016.03.00099
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Yaojun Li;Tony Y. Hu
  • 通讯作者:
    Tony Y. Hu
Blood-Based microRNA Biomarker Signature of Early-Stage Pancreatic Ductal Adenocarcinoma With Lead-Time Trajectory in Prediagnostic Samples
  • DOI:
    10.1016/j.gastha.2024.08.002
  • 发表时间:
    2024-01-01
  • 期刊:
  • 影响因子:
  • 作者:
    Warapen Treekitkarnmongkol;Jianliang Dai;Suyu Liu;Deivendran Sankaran;Tristian Nguyen;Seetharaman Balasenthil;Mark W. Hurd;Meng Chen;Hiroshi Katayama;Sinchita Roy-Chowdhuri;George A. Calin;Randall E. Brand;Paul D. Lampe;Tony Y. Hu;Anirban Maitra;Eugene J. Koay;Ann M. Killary;Subrata Sen
  • 通讯作者:
    Subrata Sen

Tony Y. Hu的其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

{{ truncateString('Tony Y. Hu', 18)}}的其他基金

Quantification of brain-derived extracellular vesicle microRNAs in blood by a liposome-mediated CRISPR assay for traumatic brain injury detection
通过脂质体介导的 CRISPR 测定对血液中脑源性细胞外囊泡 microRNA 进行定量,用于检测创伤性脑损伤
  • 批准号:
    10575436
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 75.34万
  • 项目类别:
A nanopore biosensor for leveling Mtb antigens in blood
用于平衡血液中 Mtb 抗原的纳米孔生物传感器
  • 批准号:
    10646134
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 75.34万
  • 项目类别:
Digital Nanoplasmonic Quantification of Tumor-derived Extracellular Vesicles in Plasma Microsamples
血浆微样品中肿瘤源性细胞外囊泡的数字纳米等离子体定量
  • 批准号:
    10684737
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    $ 75.34万
  • 项目类别:
Digital Nanoplasmonic Quantification of Tumor-derived Extracellular Vesicles in Plasma Microsamples
血浆微样品中肿瘤源性细胞外囊泡的数字纳米等离子体定量
  • 批准号:
    10461970
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    $ 75.34万
  • 项目类别:
Digital Nanoplasmonic Quantification of Tumor-derived Extracellular Vesicles in Plasma Microsamples
血浆微样品中肿瘤源性细胞外囊泡的数字纳米等离子体定量
  • 批准号:
    10269902
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    $ 75.34万
  • 项目类别:
Detecting pathogen and host factors on extracellular vesicles for pediatric TB diagnosis and management
检测细胞外囊泡上的病原体和宿主因子,用于儿童结核病的诊断和管理
  • 批准号:
    10753281
  • 财政年份:
    2017
  • 资助金额:
    $ 75.34万
  • 项目类别:
Multiplexed quantification of circulating peptidomic signatures for EBOLA early diagnosis
用于埃博拉早期诊断的循环肽组特征的多重定量
  • 批准号:
    9387209
  • 财政年份:
    2017
  • 资助金额:
    $ 75.34万
  • 项目类别:
Direct quantitation of the circulating Mtb-peptidome for pediatric TB management
直接定量循环 Mtb 肽组用于儿科结核病管理
  • 批准号:
    9333558
  • 财政年份:
    2017
  • 资助金额:
    $ 75.34万
  • 项目类别:
Quantification of Circulating Antigens for Pediatric TB Diagnosis andTreatment Monitoring
用于儿童结核病诊断和治疗监测的循环抗原定量
  • 批准号:
    9241942
  • 财政年份:
    2016
  • 资助金额:
    $ 75.34万
  • 项目类别:
Molecular Detection and Diagnostics Core
分子检测和诊断核心
  • 批准号:
    10664051
  • 财政年份:
    2016
  • 资助金额:
    $ 75.34万
  • 项目类别:

相似国自然基金

时空序列驱动的神经形态视觉目标识别算法研究
  • 批准号:
    61906126
  • 批准年份:
    2019
  • 资助金额:
    24.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
本体驱动的地址数据空间语义建模与地址匹配方法
  • 批准号:
    41901325
  • 批准年份:
    2019
  • 资助金额:
    22.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
大容量固态硬盘地址映射表优化设计与访存优化研究
  • 批准号:
    61802133
  • 批准年份:
    2018
  • 资助金额:
    23.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
IP地址驱动的多径路由及流量传输控制研究
  • 批准号:
    61872252
  • 批准年份:
    2018
  • 资助金额:
    64.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
针对内存攻击对象的内存安全防御技术研究
  • 批准号:
    61802432
  • 批准年份:
    2018
  • 资助金额:
    25.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目

相似海外基金

Establishment of a Bat Resource for Infectious Disease Research
建立用于传染病研究的蝙蝠资源
  • 批准号:
    10495114
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 75.34万
  • 项目类别:
NeuroMAP Phase II - Recruitment and Assessment Core
NeuroMAP 第二阶段 - 招募和评估核心
  • 批准号:
    10711136
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 75.34万
  • 项目类别:
Infant Immunologic and Neurologic Development following Maternal Infection in Pregnancy during Recent Epidemics
近期流行病期间妊娠期感染后婴儿的免疫和神经系统发育
  • 批准号:
    10784250
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 75.34万
  • 项目类别:
Emerging mechanisms of viral gene regulation from battles between host and SARS-CoV-2
宿主与 SARS-CoV-2 之间的战斗中病毒基因调控的新机制
  • 批准号:
    10725416
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 75.34万
  • 项目类别:
Impact of benzene-induced MIA on fetal T cell development
苯诱导的 MIA 对胎儿 T 细胞发育的影响
  • 批准号:
    10605881
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 75.34万
  • 项目类别:
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了