結核病領域研究進展(2020年度)

中國防癆協會

本文納入了從PubMed數據庫檢索到的2019年10月至2020年10月期間結核病研究領域的文獻，經過專家討論，篩選出30余篇具備反映學科重要進展的文獻進行介紹，其中，涵蓋結核病基礎研究、診斷、治療和預防等4個方面的多項研究成果。由于文獻遴選可能存在一定偏倚，且各領域涉獵范圍有限，評述難免存在不足之處，歡迎廣大讀者及業內人士提出寶貴意見。

結核病基礎研究

一、新型小鼠感染模型的研究

小鼠品系不同會引發不同程度的免疫應答反應。2020年4月，英國的Anne O’Garra研究團隊于NatureImmunology發表了小鼠品系對免疫應答的影響[1]。研究者應用結核分枝桿菌(MTB)標準株(H37Rv)和臨床分離株分別感染易感性小鼠品系(C3HeB/FeJ)和抵抗性小鼠品系(C57BL/6J)制作動物模型，發現易感性小鼠品系感染后轉錄特征與人類結核病患者更接近，且在明確結核病診斷前，其血液中已經表現出了和這些小鼠共有的活動性結核病相關基因轉錄特征。這表明，這些免疫應答反應不僅可以揭示結核病發病機制，而且有助于預測結核病發病。另外，感染劑量不同，免疫反應也有差異。2020年10月，美國西雅圖兒童研究所的Kevin B.Urdahl研究團隊在CellHost&Microbe發表的研究，探索了應用低劑量感染小鼠模型反映人類感染MTB狀態的可行性。結果提示，超低劑量感染小鼠(1-3CFU)與人類結核病有更加相似的病理癥狀和免疫應答關鍵特征[2]。

二、結核病免疫應答新機制研究

結核病的發病機制探討一直是結核病領域的重點研究內容。MTB和宿主的博弈決定了其感染結局。2020年1月，同濟大學附屬上海市肺科醫院戈寶學團隊和上海科技大學饒子和院士團隊合作在Nature發表了一項研究，揭示了一種新型的依賴宿主E3連接酶ANAPC2導致MTB Rv0222泛素化來破壞宿主免疫應答的機制[3]。Mark M.Davis研究團隊2020年3月在NatureBiotechnology發表的研究建立了一種能夠綜合分析MTB特異性CD4+T細胞表位庫和抗原識別的技術(GLIPH2算法)，應用該技術發現至少5種脯氨酸-脯氨酸-谷氨酸 (PPE)蛋白是MTB感染中T細胞識別的靶標[4]。2020年10月，Maziar Divangahi研究團隊發表于Cell的文章提示，MTB感染能夠激活Ⅰ型干擾素/鐵代謝信號軸，抑制骨髓生成并損害保護性“訓練免疫”，與卡介苗(BCG)引發的保護性訓練免疫背道而馳，提示了骨髓來源巨噬細胞中一種未知的MTB免疫逃避策略[5]。Russell E.Vance團隊2020年4月發表在NatureMicrobiology的文章應用B6.Sst1S同源基因小鼠解析了Ⅰ型干擾素與MTB易感性的相關性，并證明白細胞介素(IL)-1ra是體內Ⅰ型干擾素驅動的MTB易感性的重要調節因子[6]。Anca Dorhoi研究團隊2020年5月發表在AmericanJournalofRespiratoryandCriticalCareMedicine的研究應用小鼠模型解析了肺組織中血小板在結核病發病進程中的動力學改變和相互作用分子，強調了血小板對肺結核感染初期的不利影響，可能通過調節固有免疫應答來重塑肺部免疫應答[7]。

三、抗結核藥物靶點結構解析

2020年，在抗結核藥物靶標的鑒定和結構解析研究方面有一些新的進展，這些研究成果有助于實現現有藥物的更新換代和功能提升，同時有可能根據新的靶標蛋白研發新型的抗結核藥物。2020年3月，Clifton E.Barry研究團隊在Science發表的文章中鑒定了MTB外膜上新的脯氨酸-谷氨酸/脯氨酸-脯氨酸-谷氨酸(PE/PPE)蛋白，證實其具有類似其他細菌和快生長分枝桿菌“孔蛋白”的功能，并證明這些PE/PPE蛋白可以增強分枝桿菌細胞壁的不滲透性，從而保證菌體在宿主的不利環境中生長[8]。A.Guskov和D.J.Slotboom研究團隊合作解析了Rv1819c的三維晶體結構，證實Rv1819c是維生素B12(鈷胺素)轉運蛋白，鑒于MTB和人類吸收鈷胺素的機制不同，Rv1819c可能成為開發抗結核藥物的絕佳靶標[9]。此項研究成果于2020年4月發表于Nature。2020年4月饒子和院士團隊發表在Science的文章解析了乙胺丁醇靶標EmbA-EmbB、EmbC-EmbC二聚體復合物結構，證實了乙胺丁醇的藥物作用靶點和分子機制，為乙胺丁醇的優化和靶向Emb蛋白的新藥研發提供了理論依據[10]。2020年12月，Jun Liu和John L.Rubinstein研究團隊合作共同揭示了貝達喹啉抑制三磷酸腺苷(ATP)酶活性的三維構象，為藥物結構的修飾提供了具象化的參考，研究成果發表在Nature[11]。

結核病診斷研究

早期對結核病患者的鑒別診斷是有效控制結核病流行的關鍵。在結核病及耐藥結核病的診斷領域涌現出多種新型診斷技術，并且系統的前瞻性評價或者薈萃分析表明其具有良好的應用前景。

一、新型診斷標志物

在新型診斷標志物的研究中，有多個血液轉錄標志物被提出用于診斷初始活動性結核病，Mahdad Noursadeghi團隊2020年1月發表在TheLancetRespiratoryMedicine的一項薈萃分析顯示，有8種標志物診斷的敏感度為47.1%～81.0%，敏感度在初治結核病患者中的診斷效能與疾病潛伏期密切相關，提示這種血液中的轉錄標志物反映近期結核病發病的風險[12]；其在2020年3月份發表的前瞻性觀察研究中篩選到4種具有良好效能的潛在生物標志物[13]，未來需要更多基于對新標志物及其組合的研究以拓展其診斷效能；Tobias Broger研究團隊2019年11月在ScienceTranslationalMedicine發表的文章提示，針對持續咳嗽的成年患者中的鑒別診斷研究表明IL-6、IL-8、IL-18和血管內皮生長因子(VEGF)作為檢測靶標用于活動性結核病和潛伏性結核感染(LTBI)檢測，性能特征接近WHO的目標產品準確性要求，未來有可能成為區分活動性結核病和LTBI的血液標志物[14]。

二、新型診斷方法

在新型診斷方法研究中，2020年3月J.L.Lima-Filho團隊在Tuberculosis報告了一種新的無需進行PCR的裝置，能從痰標本中特異性檢測MTB[15]。該研究使用一種精氨酸膜制備生物傳感器平臺，檢測探針和合成靶(或從臨床獲取的痰標品中提取DNA)之間雜交前后的亞甲藍還原信號，其檢測限為4.4 nmol/L，具有較高的敏感度和良好的選擇性，未來有望開發一種用于有效診斷結核病患者的即時便攜式檢測設備。

GeneXpert MTB/RIF Ultra(簡稱“Xpert Ultra”)是一種正在全球推廣的新的結核病檢測方法，Grant Theron研究團隊在2020年2月份發表在TheLancetRespiratoryMedicine的一項研究，比較了Xpert Ultra和GeneXpert MTB/RIF(簡稱“GeneXpert”)與培養法的敏感度、特異度和陽性預測值[16]。Xpert Ultra檢測復治結核病患者的特異度仍低于Xpert，而其他新型的高敏感度分子檢測方法也可能存在類似問題。

三、耐藥基因檢測

對于耐藥基因的檢測和抗生素的應用研究也有新的進展。Florian P.Maurer研究團隊報道了一種涵蓋了與耐藥性相關的18個基因的一體化靶向深度測序分析方法(Deeplex?-MycTB)[17]。對培養菌株的檢測中，Deeplex?-MycTB和全基因組測序(WGS)兩種檢測之間的總體一致性為99.6%，對突變檢測一致性為98%，與表型藥物敏感性試驗(簡稱“表型藥敏試驗”)結果一致性在94.9%(異煙肼)和97.4%(乙胺丁醇、吡嗪酰胺、利福平)之間，檢測二線抗結核藥品的符合率從66.7%(氟喹諾酮類藥物)到75%(丙硫異煙胺)和100%(利奈唑胺、貝達喹啉)不等；與其他分子藥敏試驗方法相比，具有更全面的耐藥靶標覆蓋范圍。但需要進一步評估該方法在不同流行病學背景中的挑戰和性能特征。通過對有癥狀但MTB檢測陰性的患者使用抗生素來鑒別肺結核與細菌性呼吸道感染，是既往臨床診療的常規策略，Elizabeth L.Corbett研究團隊2020年5月發表于LancetInfectiousDiseases的薈萃分析顯示，使用抗生素來鑒別肺結核與細菌性呼吸道感染這一方法，并不具備足夠充分的鑒別診斷證據，未來需要進一步評估不同抗生素治療策略對診斷結果的影響[18]。

結核病治療研究

一、新藥的研發

結核病，尤其是耐藥結核病患者的治療一直是國內外關注的重點。全球范圍內，抗結核新藥的研發一度滯緩。但近幾年隨著全球對傳染性疾病的逐漸重視，國內外出現了更多在研或已經進入臨床試驗階段的抗結核新藥。新藥的誕生為制訂更人性化的耐藥結核病治療新方案帶來了希望。Yasuhiko Suzuki 研究團隊2019年11月發表在Tuberculosis的文章對WQ-3810做了初步介紹。WQ-3810是一種新型抗耐藥MTB的氟喹諾酮類藥物，通過作用于MTB DNA螺旋酶發揮作用。WQ-3810的殺菌活性較莫西沙星弱，但WQ-3810對攜帶G88C突變的DNA螺旋酶變體可能仍然具有抑制作用，該突變體被認為與氟喹諾酮類藥品耐藥相關。同時，WQ-3810與乙胺丁醇聯合應用具有協同作用[19]。Telacebec(Q203)是一種新型抗結核藥品，其可通過抑制細胞色素bc1復合物來影響MTB細胞產能。Andreas H.Diacon研究團隊2020年3月在TheNewEnglandJournalofMedicine報道了其Ⅱ期臨床試驗初步結果，結果顯示，Telacebec(Q203)具有良好的體外和體內抗MTB活性，且隨著劑量的增加，抗菌活性逐漸增加[20]。

二、已上市新藥的臨床研究

Abidi等[21]系統比較了標準化短療程方案(9～12個月)和傳統長療程方案(18～20個月或更長)效果，結果發現，短療程組的治療成功率(80.0%)高于長療程組(75.3%)，其原因可能由于短療程方案患者失訪率較低。但在方案中使用藥品出現耐藥的情況下，短療程方案會出現更高的治療失敗率和復發率。Francesca Conradie研究團隊2020年3月在TheNewEnglandJournalofMedicine報道了在南非開展的適用于廣泛耐藥/耐多藥結核病(XDR/MDR-TB)患者的全口服化療方案[22]，結果顯示失訪率較低，且治療效果并不劣于傳統方案。該項研究為在3個臨床研究中心進行的單臂臨床試驗中，使用了包含3種口服藥品(貝達喹啉、利奈唑胺和PA-824)的耐藥結核病治療方案，治療療程為26周，用于治療XDR-TB或者藥物選擇困難的MDR-TB患者，評估了方案的安全性和有效性。結果顯示，治療失敗率為10%，治療成功率為90%；81%的患者發生周圍神經病變，48%的患者發生骨髓抑制，這些常見的不良反應會導致藥物劑量減少或中斷，但可以控制。

End TB研究團隊2020年7月于AmericanJournalofRespiratoryandCriticalCareMedicine報道了一項包含1109例耐藥結核病患者的多個國家參與的使用貝達喹啉和(或)德拉馬尼的臨床隊列短期研究，結果顯示，85%的研究對象在治療6個月內痰培養轉陰，HIV感染者的陰轉率為73%，低于未感染HIV者的84%[23]。聯合應用貝達喹啉和德拉馬尼的研究資料十分有限，尤其并發HIV感染的結核病患者長期隨訪臨床數據缺乏。Olayanju等[24]比較了2014—2018年間接受以貝達喹啉治療為主的82例耐藥結核病患者和同時接受貝達喹啉和德拉馬尼治療的40例耐藥結核病患者的治療效果，結果發現，兩組治療有效性差異無統計學意義；聯合用藥組患者發生Q-T間期延長的比例較高，但兩組均未出現心臟疾病相關臨床癥狀或停藥。

三、治療管理和隨訪

臨床上制定結核病患者治療方案時，比較常見的方式是診療醫生根據臨床經驗在未回報MTB病原學檢測結果的情況下對疑似結核病患者進行經驗性治療，或待取得結核病診斷檢測結果后給予精準治療。前者因尚未取得檢測結果，故患者可以更早接受抗感染治療；后者則讓患者獲得了更精準的治療，但治療時間延遲。STATIS ANRS 12290 研究團隊報道了一項為期48周的臨床研究。該研究分別比較了不同抗結核治療方法，即：結核病經驗性治療和檢測結果指導下的精準治療，對患者預后的影響。結果發現，經驗治療肺結核在降低患者病死率或預防侵襲性細菌性疾病發病方面并不優于精準治療，并且可能會獲得更多的3級或4級不良事件[25]。

在抗結核治療過程中，血藥濃度監測可用于預測藥物劑量是否達到有效濃度。而藥物最終作用靶點是感染部位，但目前尚缺乏可靠的針對感染部位的抗菌藥品的藥代動力學(PK)研究數據。Sanjay K.Jain團隊2020年2月在NatureMedicine報道了一種新的抗結核藥物濃度監測方法[26]。其對利福平進行標記，通過11C-利福平化合物，使用正電子發射計算機斷層顯像-CT(PET-CT)監測利福平在體內的濃度分布，并建模分析。結果顯示，盡管空洞中有很高的細菌載量，但與其他部位或未受影響的肺組織相比，空洞壁的11C-利福平水平最低。模型很好地預測了口服不同劑量利福平的血漿濃度和組織濃度，還預測了病灶內利福平的暴露水平。許多抗結核藥品都含有氟，如氟喹諾酮類、惡唑烷酮類和新藥Pretomanid，通過18F替代，同樣可以應用上述方法；或使用76Br替代貝達喹啉中Br，了解不同抗結核藥品的血漿濃度和組織濃度。

網絡時代的到來及移動終端的普及，為移動醫療提供了良好的硬件基礎。一種新型隨訪方法——視頻督導服藥(video observed therapy，VOT)，通過移動醫療的手段監督結核病患者服藥，通過計算患者在治療過程中觀察到的每2周內沒有堅持用藥的天數來衡量依從性。結果發現，與DOT相比，使用VOT方法可以每2周減少4 d不依從性時間(P<0.01)；同時，VOT可明顯降低監督過程中出現的經濟消耗，提高了醫患雙方滿意度[27]。

結核病預防研究

一、疫苗研發現狀

結核病疫苗包括全菌體疫苗和亞單位疫苗兩大類，亞單位疫苗又可進一步分為佐劑蛋白疫苗及重組病毒載體疫苗；按目的又可分為治療性疫苗和預防性疫苗[28]。Fran?ois Roman研究團隊2019年10月報道了新型佐劑蛋白疫苗M72/AS01E的Ⅱb期臨床試驗結果，結果顯示其對LTBI者的保護率可達50%，該疫苗已獲準在部分低收入國家使用[29]。對于疫苗的接種方式，目前的候選疫苗以皮內或肌內注射為主。然而，有研究者發現通過靜脈注射方式接種BCG，9/10被感染MTB的獼猴未發生結核病，6/10的獼猴未檢測到結核感染[30]，該研究為疫苗的接種途徑和臨床研發提供了新的思路。

二、結核病預防性治療

在缺乏有效疫苗的情況下，預防性治療是預防結核病的有效方法。為防止出現對結核病密切接觸者一刀切式的進行預防性治療的局面，Gupta等[31]建立了預防性治療需求預測模型。該模型包含年齡、結核病暴露變量、LTBI定量檢測結果等，具有一定的臨床實用性，可為醫生決策提供依據。在預防性治療方案中，藥物的安全性是醫生和LTBI者主要考慮的問題，研究發現，單用異煙肼與單用利福平相比，利福平的安全性更高，且藥物不良反應發生率也不會隨年齡的增長而增加。

關于結核病預防性治療方案，世界衛生組織(WHO)[32]于2020年推薦了5種方案：(1)利福噴丁+異煙肼，每周1次，3個月；(2)利福平+異煙肼，1次/d，3個月；(3)利福噴丁+異煙肼，1次/d，1個月；(4)單用利福平，1次/d，4個月；(5)單用異煙肼，1次/d，6個月及以上。此外，2020年WHO還推出了結核病預防性治療綜合指南和操作手冊，建議各國根據實際國情建立適合的結核病預防性治療政策。近年來，各國科學家也報道了結核病預防性治療的經驗和教訓。Megan Murray團隊2020年6月發表于AmericanJournalofRespiratoryandCriticalCareMedicine的研究結果顯示，異煙肼對異煙肼敏感結核病密切接觸者和MDR-TB密切接觸者的保護效果大于單耐異煙肼結核病密切接觸者[33]。盡管以前有文獻報道補充維生D3可減少學齡兒童感染MTB的風險，但Adrian R.Martineau團隊2020年7月在TheNewEnglandJournalofMedicine報道的在蒙古實施的一項臨床隨機對照試驗結果顯示，補充維生素D3并未降低維生素D缺乏兒童肺結核感染和發病的風險[34]。

三、感染控制

控制結核病患者的咳嗽頻率，減少飛沫傳播，可起到阻斷結核病傳播的目的。Keertan Dheda團隊2020年3月在NatureMedicine報道了相關內容[35]，其發現有50%的耐藥結核病患者咳嗽氣溶膠培養陽性，痰中細菌載量和臨床特征(較低的癥狀評分和較強的咳嗽強度)是預測氣溶膠培養陽性的主要因素。Michael U.Shiloh團隊研究發現了MTB細胞表面脂肪分子“糖脂磺基脂質-1(SL-1)”引起機體咳嗽的可能機制[36]，結果于2020年4月發表在Cell。這些結果為研究阻斷咳嗽進行結核病防控提供了新思路。通過控制咳嗽阻斷結核病傳播是結核病預防控制工作的新思路，但是目前關于MTB引起咳嗽的機制研究較少。另一方面，在確診結核病并開始有效治療后患者的咳嗽癥狀會很快消失，此時使用控制咳嗽藥物的必要性已不大，患者還會因為痰的排出和以說話產生唾液飛沫等方式引起MTB的傳播。加快MTB引起咳嗽機制的研究或盡快找到控制結核病患者咳嗽癥狀的藥物或許是有效途徑。這種控制結核病患者咳嗽的藥物最好是特異的、能起到預診斷作用的，以避免患者因咳嗽癥狀消失導致就診延遲而引起進一步的結核病傳播。

結 語

綜上所述，2020年結核病研究領域取得了諸多進展。這些新的科研成果、指南的發布為結核病防治工作提供了指導并帶來了新的機遇。同時，我們也欣喜地看到，國內諸多結核病領域研究在如火如荼地開展。我們希望本文能為我國結核病研究領域眾多學者提供有益的參考，也期待國內學者共同砥礪前行，爭取在國際上有更多的發聲。

執筆者101149 首都醫科大學附屬北京胸科醫院(初乃惠、聶文娟)

參與討論與撰寫本文的單位與作者(排名不分先后) 101149 首都醫科大學附屬北京胸科醫院(張宗德、初乃惠、陸宇、黃海榮、逄宇、潘麗萍、聶文娟、劉毅)；102206 北京，中國疾病預防控制中心傳染病預防控制所(萬康林、劉海燦、李桂蓮)，結核病預防控制中心(周林、李仁忠)；200040 上海，復旦大學附屬華山醫院(張文宏)；201058 上海市(復旦大學附屬)公共衛生臨床中心(盧水華)；200433 同濟大學附屬上海市肺科醫院(沙巍)；050048 石家莊，河北省胸科醫院(李志惠)；150500 哈爾濱，黑龍江省傳染病防治院(金龍)；430030 武漢市肺科醫院(杜鵑)

指導專家劉劍君 成詩明 趙雁林