Published October 7, 2020
| Version v1
Publication
Open
Application of Quantitative PCR in the Diagnosis and Evaluating Treatment Efficacy of Leishmaniasis
Creators
- 1. Beijing Friendship Hospital
- 2. Capital Medical University
- 3. Chinese Academy of Tropical Agricultural Sciences
- 4. University of Warwick
- 5. Baylor College of Medicine
Description
Leishmaniasis is still a serious neglected tropical disease that may cause death in infected individuals. At present, the clinical diagnosis and treatment monitoring still rely on parasitological culture and microscopy that needs experienced technicians. The low sensitivity and inconvenience of microscopic examination could cause misdiagnosis and relapse of leishmaniasis. There is an urgent need for developing a sensitive and easily operated diagnostic method for the diagnosis and disease management of leishmaniasis. Thus, a quantitative real-time PCR (qPCR) based on the conversed regions of kinetoplast minicircle DNA (mkDNA) of Leishmania spp. was developed to detect different species of Leishmania. The designed mkDNA-based qPCR was able to detect as low as one copy of Leishmania mkDNA or DNA from single parasite. It also detected Pan-Leishmania protozoa including L. donovani, L. infantum and L. major without cross-reaction with other pathogen DNAs available in our lab. This method was clinically applied to quantitatively detect skin lesion samples from 20 cutaneous leishmaniasis (CL) and bone marrow and/or PBMC samples from 30 current and cured visceral leishmaniasis (VL) patients, and blood samples from 11 patients with other infections and 5 normal donors as well. Total 20 skin lesion samples from current CL patients and 20 bone marrow and/or PBMC samples from current VL patients were all detected as positive with qPCR without cross-reaction with samples from patients with malaria, brucellosis and dengue or normal donors. Two VL patients with parasite converted to microscopically negative after treatment were detected positive with qPCR. The patients with bigger skin lesion in CL and higher level of immunoglobulin or splenomegaly in VL, had the higher parasite load detected by qPCR. The parasite load was significantly reduced after treatment. In conclusion, the mkDNA-based qPCR assay that we developed in this study can be used not only for diagnosis of both cutaneous and visceral leishmaniasis with high sensitivity and specificity, but also for evaluating the severity and treatment efficacy of this disease, presenting a rapid and accurate tool for clinical surveillance, treatment monitoring and the end point determination of leishmaniasis.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
لا يزال داء الليشمانيات مرضًا استوائيًا مهملًا خطيرًا قد يتسبب في وفاة الأفراد المصابين. في الوقت الحاضر، لا يزال التشخيص السريري ومراقبة العلاج يعتمدان على زراعة الطفيليات والفحص المجهري الذي يحتاج إلى فنيين ذوي خبرة. يمكن أن يتسبب انخفاض حساسية وإزعاج الفحص المجهري في التشخيص الخاطئ وانتكاس داء الليشمانيات. هناك حاجة ملحة لتطوير طريقة تشخيص حساسة وسهلة التشغيل لتشخيص وإدارة مرض داء الليشمانيات. وهكذا، تم تطوير تفاعل البوليميراز المتسلسل الكمي في الوقت الفعلي (qPCR) بناءً على المناطق المحادثة من الحمض النووي للبلاستيك الحركي الصغير (mkDNA) من الليشمانيا النيابة. للكشف عن أنواع مختلفة من الليشمانيا. كان QPCR المصمم القائم على mkDNA قادرًا على اكتشاف ما يصل إلى نسخة واحدة من Lishmania mkDNA أو DNA من طفيلي واحد. كما كشفت عن بروتوزوا عموم ليشمانيا بما في ذلك L. donovani و L. infantum و L. major دون تفاعل متقاطع مع الحمض النووي الممرض الآخر المتاح في مختبرنا. تم تطبيق هذه الطريقة سريريًا للكشف الكمي عن عينات الآفات الجلدية من 20 عينة من داء الليشمانيات الجلدي (CL) ونخاع العظم و/أو عينات PBMC من 30 مريضًا من داء الليشمانيات الحشوي الحالي والمشفى (VL)، وعينات دم من 11 مريضًا يعانون من التهابات أخرى و 5 متبرعين طبيعيين أيضًا. تم اكتشاف ما مجموعه 20 عينة من الآفات الجلدية من مرضى التهاب الكبد الوبائي الحاليين و 20 عينة من نخاع العظم و/أو خلايا الدم الوعائية الظهارية من مرضى التهاب الكبد الوبائي الحاليين على أنها إيجابية مع QPCR دون تفاعل متقاطع مع عينات من مرضى الملاريا وداء البروسيلات وحمى الضنك أو المتبرعين العاديين. تم اكتشاف إصابة مريضين مصابين بطفيلي تم تحويله إلى طفيلي سلبي مجهريًا بعد العلاج مع QPCR. المرضى الذين يعانون من آفة جلدية أكبر في CL ومستوى أعلى من الغلوبولين المناعي أو تضخم الطحال في VL، كان لديهم حمل طفيلي أعلى تم اكتشافه بواسطة QPCR. تم تقليل حمل الطفيليات بشكل كبير بعد العلاج. في الختام، يمكن استخدام اختبار qPCR القائم على mkDNA الذي طورناه في هذه الدراسة ليس فقط لتشخيص كل من داء الليشمانيات الجلدي والحشوي بحساسية عالية وخصوصية، ولكن أيضًا لتقييم شدة وفعالية علاج هذا المرض، وتقديم أداة سريعة ودقيقة للمراقبة السريرية، ورصد العلاج وتحديد نقطة النهاية لداء الليشمانيات.Translated Description (French)
La leishmaniose est toujours une maladie tropicale négligée grave qui peut causer la mort chez les personnes infectées. À l'heure actuelle, le diagnostic clinique et la surveillance du traitement reposent toujours sur la culture parasitologique et la microscopie qui nécessitent des techniciens expérimentés. La faible sensibilité et les inconvénients de l'examen microscopique pourraient entraîner un diagnostic erroné et une rechute de la leishmaniose. Il est urgent de développer une méthode de diagnostic sensible et facile à utiliser pour le diagnostic et la prise en charge de la leishmaniose. Ainsi, une PCR quantitative en temps réel (qPCR) basée sur les régions convergées de l'ADN minicercle kinétoplaste (ADNmk) de Leishmania spp. a été développée pour détecter différentes espèces de Leishmania. La qPCR à base d'ADNmk conçue a pu détecter jusqu'à une copie de l'ADNmk de Leishmania ou de l'ADN d'un seul parasite. Il a également détecté des protozoaires de Pan-Leishmania, notamment L. donovani, L. infantum et L. major, sans réaction croisée avec d'autres ADN pathogènes disponibles dans notre laboratoire. Cette méthode a été appliquée cliniquement pour détecter quantitativement des échantillons de lésions cutanées provenant de 20 échantillons de leishmaniose cutanée (CL) et de moelle osseuse et/ou de PBMC provenant de 30 patients atteints de leishmaniose viscérale (CV) actuelle et guérie, ainsi que des échantillons de sang provenant de 11 patients atteints d'autres infections et de 5 donneurs normaux. Au total, 20 échantillons de lésions cutanées provenant de patients atteints de LLC et 20 échantillons de moelle osseuse et/ou de PBMC provenant de patients atteints de CV ont tous été détectés positifs avec qPCR sans réaction croisée avec des échantillons provenant de patients atteints de paludisme, de brucellose et de dengue ou de donneurs normaux. Deux patients atteints de CV avec un parasite converti en négatif au microscope après le traitement ont été détectés positifs avec qPCR. Les patients présentant une lésion cutanée plus importante dans la CL et un niveau plus élevé d'immunoglobuline ou de splénomégalie dans la CV, avaient la charge parasitaire plus élevée détectée par qPCR. La charge parasitaire a été significativement réduite après le traitement. En conclusion, le test qPCR basé sur l'ADNmk que nous avons développé dans cette étude peut être utilisé non seulement pour le diagnostic de la leishmaniose cutanée et viscérale avec une sensibilité et une spécificité élevées, mais aussi pour évaluer la gravité et l'efficacité du traitement de cette maladie, présentant un outil rapide et précis pour la surveillance clinique, le suivi du traitement et la détermination du point final de la leishmaniose.Translated Description (Spanish)
La leishmaniasis sigue siendo una enfermedad tropical desatendida grave que puede causar la muerte en personas infectadas. En la actualidad, el diagnóstico clínico y la monitorización del tratamiento aún se basan en el cultivo parasitológico y la microscopía que necesita técnicos experimentados. La baja sensibilidad y las molestias del examen microscópico podrían causar un diagnóstico erróneo y la recaída de la leishmaniasis. Existe una necesidad urgente de desarrollar un método de diagnóstico sensible y fácil de operar para el diagnóstico y el manejo de la enfermedad de la leishmaniasis. Por lo tanto, se desarrolló una PCR cuantitativa en tiempo real (qPCR) basada en las regiones conversas del ADN del minicírculo de cinetoplastos (ADNmk) de Leishmania spp. para detectar diferentes especies de Leishmania. La qPCR basada en ADNmc diseñada fue capaz de detectar tan solo una copia de ADNmc o ADN de Leishmania de un solo parásito. También detectó protozoos Pan-Leishmania incluyendo L. donovani, L. infantum y L. major sin reacción cruzada con otros ADN patógenos disponibles en nuestro laboratorio. Este método se aplicó clínicamente para detectar cuantitativamente muestras de lesiones cutáneas de 20 muestras de leishmaniasis cutánea (CL) y médula ósea y/o PBMC de 30 pacientes actuales y curados con leishmaniasis visceral (VL), y muestras de sangre de 11 pacientes con otras infecciones y 5 donantes normales también. Un total de 20 muestras de lesiones cutáneas de pacientes con CL actual y 20 muestras de médula ósea y/o PBMC de pacientes con VL actual se detectaron como positivas con qPCR sin reacción cruzada con muestras de pacientes con malaria, brucelosis y dengue o donantes normales. Dos pacientes VL con parásito convertido a microscópicamente negativo después del tratamiento se detectaron positivos con qPCR. Los pacientes con mayor lesión cutánea en CL y mayor nivel de inmunoglobulina o esplenomegalia en VL, tuvieron la mayor carga parasitaria detectada por qPCR. La carga parasitaria se redujo significativamente después del tratamiento. En conclusión, el ensayo de qPCR basado en mkDNA que desarrollamos en este estudio se puede utilizar no solo para el diagnóstico de leishmaniasis cutánea y visceral con alta sensibilidad y especificidad, sino también para evaluar la gravedad y la eficacia del tratamiento de esta enfermedad, presentando una herramienta rápida y precisa para la vigilancia clínica, el monitoreo del tratamiento y la determinación del punto final de la leishmaniasis.Files
pdf.pdf
Files
(1.8 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:7eb194ec7b669a0101b796f4f2aa481a
|
1.8 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- تطبيق تفاعل البوليميراز المتسلسل الكمي في تشخيص وتقييم فعالية علاج داء الليشمانيات
- Translated title (French)
- Application de la PCR quantitative dans le diagnostic et l'évaluation de l'efficacité du traitement de la leishmaniose
- Translated title (Spanish)
- Aplicación de la PCR cuantitativa en el diagnóstico y la evaluación de la eficacia del tratamiento de la leishmaniasis
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W3092503236
- DOI
- 10.3389/fcimb.2020.581639
References
- https://openalex.org/W177116445
- https://openalex.org/W1965731781
- https://openalex.org/W1994226299
- https://openalex.org/W2007844108
- https://openalex.org/W2017099794
- https://openalex.org/W2030809402
- https://openalex.org/W2085265376
- https://openalex.org/W2089540137
- https://openalex.org/W2112215966
- https://openalex.org/W2117219443
- https://openalex.org/W2124676520
- https://openalex.org/W2163942030
- https://openalex.org/W2166363695
- https://openalex.org/W2289712869
- https://openalex.org/W2294061344
- https://openalex.org/W2308544692
- https://openalex.org/W2555963217
- https://openalex.org/W2563893919
- https://openalex.org/W2618705397
- https://openalex.org/W2744052425
- https://openalex.org/W2767015973
- https://openalex.org/W2777159454
- https://openalex.org/W2804488909
- https://openalex.org/W2808036105
- https://openalex.org/W2876367824
- https://openalex.org/W2909953670
- https://openalex.org/W2913167477
- https://openalex.org/W2914131333
- https://openalex.org/W2917115993
- https://openalex.org/W2924222288
- https://openalex.org/W2947997268
- https://openalex.org/W2979972420
- https://openalex.org/W3001731665
- https://openalex.org/W3002449752
- https://openalex.org/W4211073781