Диагностические тест-системы для оценки риска хронических и инфекционных заболеваний: основные принципы, подходы, преимущества и ограничения для массового использования

В обзоре рассматриваются современные методы диагностики: секвенирование по Сэнгеру и секвенирование нового поколения (NGS), полимеразная цепная реакция (ПЦР) и ее модификации в реальном времени (ПЦР-РВ), иммуноферментный анализ (ИФА), высокоэффективная жидкостная хроматография (ВЭЖХ) и разработанные на их основе диагностические тест-системы (ДТС). На примере распространенных хронических и инфекционных заболеваний обсуждаются основополагающие принципы и современные варианты методик с указанием их достоинств и ограничений для клинического применения. Анализируются существующие на сегодняшний день проблемы, препятствующие широкому внедрению указанных методов диагностики в практику здравоохранения в России, а также направления их развития в ближайшем будущем.

1. Мунассар М.А., Соснило А.И. Тенденции и перспективы глобального рынка медицинских инструментов для лабораторной диагностики. Научный журнал НИУ ИТМО. Серия «Экономика и экологический менеджмент». 2022;2:94-104. http://dx.doi.org/10.17586/2310-1172-2022-16-2-94-104

2. Auerbach A.D., Lee T.M., Hubbard C.C. et al. Diagnostic Errors in Hospitalized Adults Who Died or Were Transferred to Intensive Care. JAMA Intern Med. 2024;184(2):164-173. https://doi.org/10.1001/jamainternmed.2023.7347

3. Ciotti M., Nicolai E., Pieri M. Development and optimization of diagnostic assays for infectious diseases. LabMed Discov. 2024;1(2):100032. https://doi.org/10.1016/j.lmd.2024.100032

4. Glotov O.S., Chernov A.N., Fedyakov M.A. et al. Personalized medicine: the role of sequencing technologies in diagnostics, prediction and therapy of multifactorial diseases. Biol. Communications. 2022;67(4):266-285. https://doi.org/10.21638/spbu03.2022.403

5. Zhang S., Li X., Zhang L. et al. Disease types and pathogenic mechanisms induced by PM2.5 in five human systems: An analysis using omics and human disease databases. Environment Int. 2024;190:108863. https://doi.org/10.1016/j.envint.2024.108863

6. Глотов О.С., Чернов А.Н., Глотов А.С. и др. Перспективы применения экзомного секвенирования для решения проблем в репродукции человека. Часть 1. Акушерство и гинекология. 2022;12:34-39. https://dx.doi.org/10.18565/aig.2022.221

7. Sanger F., Coulson A.R. A rapid method for determining sequences in DNA by primed synthesis with DNA polymerase. J. Mol. Biol. 1975;94(3):441-448. https://doi.org/10.1016/0022-2836(75)90213-2

8. International Human Genome Sequencing C. Finishing the euchromatic sequence of the human genome. Nature. 2004;431(7011):931-945. https://doi.org/10.1038/nature03001

9. Brenner S., Johnson M., Bridgham J. et al. Gene expression analysis by massively parallel signature sequencing (MPSS) on microbead arrays. Nat. Biotechnol. 2000;18(6):630-634. https://doi.org/10.1038/76469

10. Morganti S., Tarantino P., Ferraro E. et al. Chapter 8. Role of Next-Generation Sequencing Technologies in Personalized Medicine. P5 eHealth: An Agenda for the Health Technologies of the Future. Eds. by G. Pravettoni, S. Triberti; 2020. p. 125-145. https://doi.org/10.1007/978-3-030-27994-3_8

11. Reuter J.A., Spacek D.V., Snyder M.P. High-throughput sequencing technologies. Mol. Cell. 2015;58(4):586-597. https://doi.org/10.1016/j.molcel.2015.05.004

12. Satam H., Joshi K., Mangrolia U. et al. Next-Generation Sequencing Technology: Current Trends and Advancements. Biology (Basel). 2023;12(7):997. https://doi.org/10.3390/biology12070997

13. Hu T., Chitnis N., Monos D., Dinh A. Next-generation sequencing technologies: An overview. Hum Immunol. 2021;82(11):801-811. https://doi.org/10.1016/j.humimm.2021.02.012

14. Яшина Е.Р., Малахо С.Г. Анализ рынка геномного секвенирования в России. Современная экономика: проблемы и решения. 2016;5(77):181-188. https://doi.org/10.17308/meps.2016.5/1427

15. Wang Y., Zhao Y., Bollas A. et al. Nanopore sequencing technology, bioinformatics and applications. Nat. Biotechnol. 2021;39:1348-1365. https://doi.org/10.1038/s41587-021-01108-x

16. Richards S., Aziz N., Bale S. et al. Standards and guidelines for the interpretation of sequence variants: a joint consensus recommendation of the American College of Medical Genetics and Genomics and the Association for Molecular Pathology. Genetics in medicine: official journal of the American College of Medical Genetics. 2015;17(5):405-424. https://doi.org/10.1038/gim.2015.30

17. Kim K.-H. Genetics of Cardiomyopathy: Clinical and Mechanistic Implications for Heart Failure. Korean Circ. J. 2021;51(10):797-836. https://doi.org/10.4070/kcj.2021.0154

18. Abbas M.T., Baba Ali N., Farina J.M. et al. Role of Genetics in Diagnosis and Management of Hypertrophic Cardiomyopathy: A Glimpse into the Future. Biomedicines. 2024;12(3):682. https://doi.org/10.3390/biomedicines12030682

19. Glotov O.S., Chernov A.N., Glotov A.S. Human Exome Sequencing and Predictive Medicine: Analysis of International Data and Own Experience. J. of Personal. Med. 2023;13(8):1236. https://doi.org/10.3390/ jpm13081236

20. Fedyakov M.A., Veleslavova O. E., Romanova O.V. et al. New frameshift mutation found in PKP2 gene in arhythmogenic right ventricular cardiomyopathy/dysplasia: a family case study. Вестник Санкт-Петербургского университета. Медицина. 2019;14(1):3-13. https://doi.org/10.21638/11701/spbu10.2019.101

21. Савостьянов К.В., Намазова-Баранова Л.С., Басаргина Е.Н. и др. Новые варианты генома российских детей с генетически обусловленными кардиомиопатиями, выявленные методом массового параллельного секвенирования. Вестник РАМН. 2017;72(4):242-253. https://doi.org/10.15690/vramn872

22. Lightbody G., Haberland V., Browne F. et al. Review of applications of high-throughput sequencing in personalized medicine: barriers and facilitators of future progress in research and clinical application. Briefings in Bioinformatics. 2019;20(5):1795-1811. https://doi.org/10.1093/bib/bby051

23. Saiki R.K., Scharf S., Faloona F. et al. Enzymatic amplification of beta-globin genomic sequences and restriction site analysis for diagnosis of sickle cell anemia. Science. 1985;230(4732):1350-1354. https://doi.org/10.1126/science.2999980

24. Higuchi R., Dollinger G., Walsh P.S. et al. Simultaneous amplification and detection of specific DNA-sequences. Bio-Technology. 1992;10:413-417. https://doi.org/10.1038/nbt0492-413

25. Kubista M., Andrade J.M., Bengtsson M. et al. The real-time polymerase chain reaction. Mol. Aspects Med. 2006;27(2-3):95-125. https://doi.org/10.1016/j.mam.2005.12.007

26. Zhu H., Zhang H., Xu Y. et al. PCR past, present and future. Biotechniques. 2020;69(4):317-325. https://doi.org/10.2144/btn-2020-0057

27. Ngouth N., Monaco M.C., Walker L. et al. Comparison of qPCR with ddPCR for the quantification of JC polyomavirus in CSF from patients with progressive multifocal leukoencephalopathy. Viruses. 2022;14(6):1246. https://doi.org/10.3390/v14061246

28. Mitton B., Rule R., Said M. Laboratory evaluation of the BioFire FilmArray Pneumonia plus panel compared to conventional methods for the identification of bacteria in lower respiratory tract specimens: a prospective cross-sectional study from South Africa. Diagn. Microbiol. Infect. Dis. 2021;99(2):115236. https://doi.org/10.1016/j.diagmicrobio.2020.115236

29. Peri A.M., Ling W., Furuya-Kanamori L. et al. Performance of BioFire Blood Culture Identification 2 Panel (BCID2) for the detection of bloodstream pathogens and their associated resistance markers: a systematic review and meta-analysis of diagnostic test accuracy studies. BMC Infect. Dis. 2022;22(1):794. https://doi.org/10.1186/s12879-022-07772-x

30. Доброхотова Ю.Э., Бондаренко К.Р., Гущин А.Е. и др. Результаты исследования цервико-вагинальной микробиоты методом ПЦР в реальном времени у беременных с угрожающими преждевременными родами. Акушерство и гинекология. 2018;11:50-59. https://dx.doi.org/10.18565/aig.2018.11.50-59

31. Савочкина Ю.А., Румянцева Т.А., Долгова Т.И. и др. Разработка методики на основе количественной мутиплексной ПЦР для диагностики вульвовагинального кандидоза. Клиическая лабораторная диагностика. 2015;4:56-62.

32. Чернов А.Н., Глотов О.С., Донников М.Ю. и др. Пренатальная генетическая диагностика: принципы, методы, применение и перспективы. Вестник СурГУ. Медицина. 2020;2(44):54-65. https://doi.org/10.34822/2304-9448-2020-2-54-65

33. Engvall E., Perlmann P. Enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA). Quantitative assay of immunoglobulin G. Immunochemistry. 1971;8(9):871-874. https://doi.org/10.1016/0019-2791(71)90454-x

34. Симирский В.В., Полуян О.С., Костюк С.А. и др. Технологические компоненты и методологические основы конструирования тест-систем для иммуноферментного анализа. Медицинские новости. 2023;1:37-44.

35. Khan M., Shah S.H., Salman M. et al. Enzyme-Linked Immunosorbent Assay versus Chemiluminescent Immunoassay: A General Overview. Global J. of Med. Pharmac. Biomed. Update. 2023;18:1. https://doi.org/10.25259/GJMPBU_77_2022

36. Messacar K., Parker S.K., Todd J.K. et al. Implementation of rapid molecular infectious disease diagnostics: the role of diagnostic and antimicrobial stewardship. J. Clin. Microbiol. 2017;55(3):715-723. https://doi.org/10.1128/JCM.02264-16

37. Schubert M., Bertoglio F., Steinke S. et al. Human serum from SARS-CoV-2-vaccinated and COVID-19 patients shows reduced binding to the RBD of SARS-CoV2 Omicron variant. BMC Med. 2022;20(1):102. https://doi.org/10.1186/s12916-022-02312-5

38. Мелкумян А.Р., Припутневич Т.В., Кочетов А.Г. и др. Микробиологическая диагностика инфекций, вызванных стрептококком группы B у беременных и новорожденных Тип клинических рекомендаций: Интерпретация и правила проведения клинических лабораторных исследований. Лабораторная служба. 2017;2:54-75. https://doi.org/10.17116/labs20176254-75

39. Jang A.-Y., Choi M.-J. Zhi Y. et al. Development and Validation of Enzyme-Linked Immunosorbent Assay for Group B Streptococcal Polysaccharide Vaccine. Vaccines. 2021;9(6):545. https://doi.org/10.3390/vaccines9060545

40. Оленев А.С., Коноплянников А.Г., Сонголова Е.Н. и др. Колонизация беременных стрептококком группы В: современное представление проблемы. Акушерство, гинекология и репродукция. 2022;16(2):182-193. https://doi.org/10.17749/2313-7347/ob.gyn.rep.2022.284

41. Hettegger P., Huber J., Passecker K. et al. High similarity of IgG antibody profiles in blood and saliva opens opportunities for saliva based serology. PLoS One. 2019;14(6):e0218456. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0218456

42. Sacks D.B., Arnold M., Bakris G.L. et al. Guidelines and Recommendations for Laboratory Analysis in the Diagnosis and Management of Diabetes Mellitus. Diabetes Care. 2023;46(10):e151-e199. https://doi.org/10.2337/dci23-0036

43. Jeppsson J.-O., Kobold U., Barr J. et al. Approved IFCC reference method for the measurement of HbA1c in human blood. Clin. Chem. Lab. Med. 2002;40(1):78-89. http://dx.doi.org/10.1515/CCLM.2002.016

44. Ильин А.В., Арбузова М.И., Князева А.П. Гликированный гемоглобин как ключевой параметр при мониторинге больных сахарным диабетом. Оптимальная организация исследований. Сахарный диабет. 2008;11(2):60-64. https://doi.org/10.14341/2072-0351-5762

45. Mukherjee S., Yadav P., Ray S. et al. Clinical Risk Assessment and Comparison of Bias between Laboratory Methods for Estimation of HbA1c for Glycated Hemoglobin in Hyperglycemic Patients. Curr. Diabetes Rev. 2024;20(7):e261023222764. http://doi.org/10.2174/0115733998257140231011102518

46. Eyth E., Zubair M., Naik R. Hemoglobin A1C. In: StatPearls [Internet]; Treasure Island (FL): StatPearls Publishing; 2025. Доступно: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK549816

47. Гитель Е.П., Гиндис А.А., Панин В.В. и др. Актуальные аспекты определения и трактовки результатов исследования гликированного гемоглобина. Клиническая лабораторная диагностика. 2019;64(8):452-458.

48. Ali A.H. High-Performance Liquid Chromatography (HPLC): A review. Annals Adv. in Chem. 2022;6(1):010-020. http://dx.doi.org/10.29328/journal.aac.1001026

49. Zhou R., Wang W., Song Z‐X. et al. Evaluation of a new hemoglobin A1c analyzer for point‐of‐care testing. J. Clin. Lab. Anal. 2018;32(1):e22172. http://doi.org/10.1002/jcla.22172

50. Ray A., Atal S., Sharma S. et al. Comparison of Glycated Hemoglobin (HbA1c) Values Estimated by High-Performance Liquid Chromatography and Spectrophotometry: A Pilot Study. Cureus. 2024;16(3):e56964. http://doi.org/10.7759/cureus.56964