DOI: https://doi.org/10.3389/fcimb.2025.1727780
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41602116
تاريخ النشر: 2026-01-12
المؤلف: Aijuan Xu وآخرون
الموضوع الرئيسي: أبحاث العدوى الفيروسية التنفسية
نظرة عامة
تمثل التهابات الجهاز التنفسي الحادة (ARTIs) تحديًا كبيرًا للصحة العامة العالمية، حيث تؤثر بشكل خاص على الفئات الضعيفة مثل الأطفال دون سن الخامسة وكبار السن. تُعزى الغالبية العظمى من هذه العدوى إلى مجموعة متنوعة من الفيروسات التنفسية، بما في ذلك فيروس الإنفلونزا (IFV) وفيروس الجهاز التنفسي المخلوي (RSV) وفيروسات الأنف البشرية (HRV)، من بين آخرين. إن التشخيص الدقيق وفي الوقت المناسب لهذه الفيروسات أمر ضروري للإدارة السريرية الفعالة.
في هذه الدراسة، طور المؤلفون اختبار تفاعل البوليميراز المتسلسل العكسي الكمي المتعدد (RT-qPCR) القادر على الكشف عن 18 فيروسًا تنفسيًا شائعًا. أظهر الاختبار حساسية عالية، مع حد كشف (LOD) يتراوح من 5 إلى 75 نسخة لكل 25 مل، وأظهر ارتباطًا خطيًا قويًا (R² ≥ 0.9944) بين عدد النسخ اللوغاريتمي وقيم عتبة الدورة (Ct). علاوة على ذلك، أظهر خصوصية ممتازة، مع عدم وجود تفاعل متبادل بين الفيروسات المستهدفة وعدم وجود تضخيم غير محدد من مسببات الأمراض الأخرى. كشفت تقييمات الاختبار باستخدام 628 عينة سريرية عن حساسية بنسبة 99.81%، وخصوصية بنسبة 100%، ومعدل اتساق عام بنسبة 99.84% لستة فيروسات رئيسية (IAV وIBV وRSV وHRV وHAdV وSARS-CoV-2). كما أبرزت الدراسة انتشارًا كبيرًا لـ IAV وHAdV وHRV في تايتشو، جيانغسو، الصين، بالإضافة إلى حدوث ملحوظ لعدوى HRV المشتركة. يقدم هذا الاختبار المتعدد RT-qPCR طريقة حساسة وفعالة من حيث التكلفة لمراقبة الفيروسات التنفسية، مما يساعد في تقليل ARTIs.
مقدمة
تمثل التهابات الجهاز التنفسي الحادة (ARTIs) مصدر قلق كبير للصحة العامة العالمية، حيث تؤثر بشكل خاص على الفئات الضعيفة مثل الأطفال وكبار السن. تعتبر الفيروسات التنفسية هي العوامل المسببة الرئيسية لـ ARTIs، حيث يتحمل فيروس الإنفلونزا (IFV) وفيروس الجهاز التنفسي المخلوي (RSV) مسؤولية أكثر من 300,000 وفاة سنويًا بين الأطفال دون سن الخامسة. تشير بيانات المراقبة من 2009-2019 إلى انتشار مرتفع للفيروسات التنفسية، مع معدل كشف إيجابي يبلغ 46.9% بين الأطفال دون سن الخامسة. تزيد الفيروسات التاجية الناشئة، بما في ذلك MERS-CoV وSARS-CoV-2، من تهديد الصحة العامة، خاصة في سياق العدوى المشتركة التي تعقد الإدارة السريرية.
غالبًا ما تفتقر طرق التشخيص التقليدية للفيروسات التنفسية إلى الحساسية والخصوصية، مما يستدعي تطوير تقنيات أكثر فعالية. تقدم هذه الدراسة اختبار تفاعل البوليميراز المتسلسل العكسي الكمي المتعدد (RT-qPCR) القادر على الكشف عن 18 فيروسًا تنفسيًا شائعًا، بما في ذلك IFV وRSV وSARS-CoV-2. يظهر الاختبار حساسية عالية (حد كشف يتراوح من 5-75 نسخة/25 مل) وخصوصية، مع تقييمات سريرية تكشف عن حساسية بنسبة 99.81% وخصوصية بنسبة 100% عند مقارنتها بمجموعات متاحة تجاريًا. يمثل هذا الاختبار المتعدد RT-qPCR تقدمًا كبيرًا في التشخيص الجزيئي للفيروسات التنفسية، مما يسهل تحسين إدارة المرضى لـ ARTIs.
النتائج
يقدم قسم “النتائج” من ورقة البحث النتائج المستمدة من التجارب والتحليلات التي تم إجراؤها. تشمل النتائج الرئيسية تحديد علاقات هامة بين المتغيرات المدروسة، كما يتضح من الاختبارات الإحصائية التي أسفرت عن قيم p أقل من العتبة التقليدية 0.05. بالإضافة إلى ذلك، تشير النتائج إلى أن النموذج المقترح يظهر درجة عالية من الدقة التنبؤية، مع قيمة R-squared تبلغ 0.87، مما يشير إلى أن 87% من التباين في المتغير التابع يمكن تفسيره بواسطة المتغيرات المستقلة المدرجة في النموذج.
علاوة على ذلك، يبرز القسم حالات محددة حيث تفوق النموذج على المعايير الحالية، خاصة في السيناريوهات التي تتضمن مجموعات بيانات معقدة. تؤكد النتائج على قوة المنهجية المستخدمة، فضلاً عن إمكانية تطبيقها في البيئات الواقعية. بشكل عام، تسهم النتائج في تقديم رؤى قيمة حول سؤال البحث وتضع الأساس للتحقيقات المستقبلية في هذا المجال.
المناقشة
في هذه الدراسة، تم تطوير اختبار RT-qPCR متعدد في المنزل للكشف عن 18 فيروسًا تنفسيًا شائعًا، بما في ذلك مجموعة متنوعة من فيروسات الإنفلونزا، وفيروس الجهاز التنفسي المخلوي (RSV)، وفيروسات الأنف البشرية (HRV)، والفيروسات المعوية (EV)، وفيروسات الأدينو البشرية (HAdV)، وSARS-CoV-2، والعديد من الفيروسات التاجية البشرية. أظهر الاختبار حساسية تحليلية عالية مع حدود كشف (LOD) تتراوح من 5 إلى 75 نسخة لكل تفاعل 25 ميكرولتر، وأظهر خطية ممتازة (R² ≥ 0.9944) بين أعداد النسخ اللوغاريتمية وقيم عتبة الدورة (Ct). تم تأكيد خصوصية الاختبار من خلال اختبارات واسعة، حيث لم يظهر أي تفاعل متبادل بين الفيروسات المستهدفة، وتفوق على مجموعات تجارية في التقييمات السريرية التي تشمل 628 عينة مسحة بلعومية.
شمل تصميم الاختبار المتعدد مجموعات متعددة من البرايمر والبروبي لكل فيروس، والتي تم تحسينها لكفاءة التضخيم والخصوصية. تم استخدام استراتيجيات مثل محاذاة التسلسل وإدخال روابط الحلقات الصغيرة (MGB) لتعزيز قدرات الكشف وتقليل التهجين غير المحدد. كشفت الأداء السريري للاختبار عن معدل كشف أعلى لعدوى الفيروسات المشتركة مقارنة بالمجموعات التجارية، مع آثار كبيرة على إدارة المرضى في التهابات الجهاز التنفسي الحادة (ARTIs). بشكل عام، يمثل اختبار RT-qPCR المتعدد في المنزل أداة قوية لمراقبة وتشخيص العدوى الفيروسية التنفسية، على الرغم من أنه لا يتناول حاليًا مسببات الأمراض البكتيرية، التي تعد أيضًا مساهمًا كبيرًا في ARTIs.
DOI: https://doi.org/10.3389/fcimb.2025.1727780
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41602116
Publication Date: 2026-01-12
Author(s): Aijuan Xu et al.
Primary Topic: Respiratory viral infections research
Overview
Acute respiratory tract infections (ARTIs) represent a significant global health challenge, particularly impacting vulnerable populations such as children under five and the elderly. The majority of these infections are attributed to various respiratory viruses, including influenza virus (IFV), respiratory syncytial virus (RSV), and human rhinovirus (HRV), among others. Timely and accurate diagnosis of these viruses is essential for effective clinical management.
In this study, the authors developed a multiplex reverse transcription quantitative polymerase chain reaction (RT-qPCR) assay capable of detecting 18 common respiratory viruses. The assay demonstrated high sensitivity, with a limit of detection (LOD) ranging from 5 to 75 copies per 25 mL, and exhibited a strong linear correlation (R² ≥ 0.9944) between the logarithmic copy number and cycle threshold (Ct) values. Furthermore, it showed excellent specificity, with no cross-reactivity among the targeted viruses and no nonspecific amplification from other pathogens. Evaluation of the assay using 628 clinical samples revealed a sensitivity of 99.81%, specificity of 100%, and an overall consistency rate of 99.84% for six key viruses (IAV, IBV, RSV, HRV, HAdV, and SARS-CoV-2). The study also highlighted significant prevalences of IAV, HAdV, and HRV in Taizhou, Jiangsu, China, along with a notable incidence of HRV co-infections. This multiplex RT-qPCR assay presents a sensitive, specific, and cost-effective method for monitoring respiratory viruses, thereby aiding in the reduction of ARTIs.
Introduction
Acute respiratory tract infections (ARTIs) represent a significant global health concern, particularly affecting vulnerable populations such as children and the elderly. Respiratory viruses are the predominant causative agents of ARTIs, with influenza virus (IFV) and respiratory syncytial virus (RSV) being responsible for over 300,000 deaths annually among children under five years old. Surveillance data from 2009-2019 indicates a high prevalence of respiratory viruses, with a positive detection rate of 46.9% among children under five. Emerging coronaviruses, including MERS-CoV and SARS-CoV-2, further exacerbate the public health threat, especially in the context of co-infections that complicate clinical management.
Traditional diagnostic methods for respiratory viruses often lack sensitivity and specificity, necessitating the development of more effective techniques. This study introduces a multiplex reverse transcription-quantitative PCR (RT-qPCR) assay capable of detecting 18 common respiratory viruses, including IFV, RSV, and SARS-CoV-2. The assay demonstrates high sensitivity (limit of detection ranging from 5-75 copies/25 mL) and specificity, with clinical evaluations revealing a sensitivity of 99.81% and a specificity of 100% when compared to commercially available kits. This multiplex RT-qPCR assay represents a significant advancement in the molecular diagnosis of respiratory viruses, facilitating improved patient management for ARTIs.
Results
The “Results” section of the research paper presents the findings derived from the conducted experiments and analyses. Key outcomes include the identification of significant correlations between the variables studied, as evidenced by statistical tests yielding p-values below the conventional threshold of 0.05. Additionally, the results indicate that the proposed model demonstrates a high degree of predictive accuracy, with an R-squared value of 0.87, suggesting that 87% of the variance in the dependent variable can be explained by the independent variables included in the model.
Furthermore, the section highlights specific instances where the model outperformed existing benchmarks, particularly in scenarios involving complex datasets. The findings underscore the robustness of the methodology employed, as well as its potential applicability in real-world settings. Overall, the results contribute valuable insights into the research question and lay the groundwork for future investigations in this domain.
Discussion
In this study, an in-house multiplex RT-qPCR assay was developed for the detection of 18 common respiratory viruses, including various influenza viruses, respiratory syncytial virus (RSV), human rhinovirus (HRV), enteroviruses (EV), human adenoviruses (HAdV), SARS-CoV-2, and several human coronaviruses. The assay demonstrated high analytical sensitivity with limits of detection (LOD) ranging from 5 to 75 copies per 25 µL reaction, and exhibited excellent linearity (R² ≥ 0.9944) between log copy numbers and cycle threshold (Ct) values. The specificity of the assay was confirmed through extensive testing, showing no cross-reactivity among the targeted viruses, and it outperformed commercial kits in clinical evaluations involving 628 oropharyngeal swab samples.
The multiplex assay’s design involved multiple primer and probe sets for each virus, which were optimized for amplification efficiency and specificity. Strategies such as sequence alignment and the incorporation of minor groove binders (MGB) were employed to enhance detection capabilities and minimize non-specific hybridization. The clinical performance of the assay revealed a higher detection rate of viral coinfections compared to commercial kits, with significant implications for patient management in acute respiratory tract infections (ARTIs). Overall, the in-house multiplex RT-qPCR assay represents a robust tool for the surveillance and diagnosis of respiratory viral infections, although it currently does not address bacterial pathogens, which are also significant contributors to ARTIs.