Advanced diagnostic test in pediatric ID

ผศ. พญ. พรอำภา บรรจงมณี
หน่วยโรคติดเชื้อ ภาควิชากุมารเวชศาสตร์
คณะแพทยศาสตร์ มหาวิทยาลัยธรรมศาสตร์

สรุปเนื้อหาการอบรมระยะสั้น Update on Pediatric Infectious Diseases 2018 จัดโดย สมาคมโรคติดเชื้อในเด็กแห่งประเทศไทย วันที่ 20 กุมภาพันธ์ 2561

บทนำ

การตรวจด้วยเทคนิคอณูวิทยาเพื่อตรวจหาเชื้อจุลชีพที่เป็นสาเหตุของโรคติดเชื้อ มีบทบาทในทางการแพทย์มากขึ้น แต่มีข้อจำกัด คือ ค่าใช้จ่ายค่อนข้างสูงและต้องการผู้เชี่ยวชาญโดยเฉพาะ ปัจจุบันมีการพัฒนาเทคนิคการตรวจทางอณูวิทยาซึ่งสามารถทำได้ง่าย ทราบผลรวดเร็ว และมีความถูกต้องแม่นยำสูง ในบทความนี้จะขอกล่าวถึงการใช้เทคนิค multiplex polymerase chain reaction (PCR) ด้วยเครื่องอัตโนมัติ เพื่อช่วยในการตรวจหาเชื้อก่อโรคในเด็ก

หลักการ และเทคนิคการทำ multiplex PCR

เป็นการเพิ่มขยายดีเอ็นเอเป้าหมายโดยการใช้ primer หลายคู่พร้อมกันในปฏิกิริยา PCR เดียวกัน สำหรับโรคติดเชื้อวิธี multiplex PCR ได้นำมาใช้ประโยชน์ในการวินิจฉัยโรคระบบทางเดินหายใจ ระบบทางเดินอาหาร และระบบประสาทส่วนกลาง นอกจากนี้ ยังมีบทบาทด้านงานป้องกัน และควบคุมการติดเชื้อในโรงพยาบาล การศึกษาระบาดวิทยาของโรคติดเชื้อ โดยชนิด และวิธีการตรวจแสดงในตารางที่ 1¹

การใช้เทคนิค multiplex PCR ด้วยเครื่องอัตโนมัติในสิ่งส่งตรวจที่ได้จากระบบทางเดินหายใจ

สิ่งส่งตรวจควรเก็บจาก nasopharyngeal (NP) swab, bronchoalveolar lavage, nasal washes หรือ nasal aspirates ขึ้นกับชนิดของชุดตรวจแต่ละบริษัท และอาการของผู้ป่วยว่ามีการติดเชื้อในระบบทางเดินหายใจ ส่วนล่างร่วมด้วยหรือไม่ สามารถตรวจหาไวรัส และหรือแบคทีเรียหลายชนิดพร้อมกันในครั้งเดียว¹ โดยแต่ละชุดตรวจมีความไว และความจำเพาะแตกต่างกัน มีการศึกษา พบว่า การตรวจด้วยวิธี multiplex PCR ในผู้ป่วยเด็กที่มีการติดเชื้อระบบทางเดินหายใจร่วมกับมีภาวะหายใจล้มเหลวเฉียบพลัน (severe acute respiratory infection; SARI) จะพบเชื้อไวรัสจาก NP swab ร้อยละ 89.9 และเป็นการติดเชื้อร่วม (co-infection) ร้อยละ 46.9 (พบเชื้อไวรัส 2 ชนิด 3 ชนิด และ 4 ชนิด ร้อยละ 36.2, 9.6 และ 1.1 ตามลำดับ)²

โดยเชื้อที่ตรวจพบบางครั้งอาจไม่ได้เป็นสาเหตุก่อโรค มีการศึกษา พบว่า ร้อยละ 70 ของสิ่งส่งตรวจที่เก็บในขณะที่เด็กไม่มีอาการพบเชื้อ human parechovirus, adenovirus, enterovirus, rhinovirus, coronavirus 229E และ coronavirus HKU1 หากเด็กมีอาการติดเชื้อระบบทางเดินหายใจจะพบเชื้อเพิ่มเติม คือ respiratory syncytial virus (RSV), parainfluenza virus และ coronavirus OC43³ ดังนั้น แพทย์ควรแปลผลการตรวจอย่างรอบคอบว่า เชื้อที่ตรวจพบเป็นสาเหตุของการเกิดโรคหรือไม่ นอกจากนี้ การตรวจ multiplex PCR สามารถลดระยะเวลาการนอนโรงพยาบาล ลดการตรวจทางห้องปฏิบัติการอื่น ๆ และลดการใช้ยาปฏิชีวนะในเด็กที่ติดเชื้อระบบทางเดินหายใจได้⁴

การใช้เทคนิค multiplex PCR ด้วยเครื่องอัตโนมัติในสิ่งส่งตรวจที่ได้จากระบบทางเดินอาหาร

สามารถตรวจหาไวรัส แบคทีเรีย และปรสิตขึ้นกับชนิดของชุดตรวจ ทราบผลตรวจภายใน 4 – 8 ชั่วโมงซึ่งรวดเร็วกว่าวิธีการเพาะเชื้อในอุจจาระที่ใช้เวลา 2 – 5 วัน โดยชุดตรวจมีความไวร้อยละ 90 – 100 และความจำเพาะร้อยละ 100 อย่างไรก็ตาม เชื้อบางชนิด เช่น Salmonella และ norovirus สามารถพบในอุจจาระได้นานหลายสัปดาห์ถึงหลายเดือนภายหลังป่วย และเด็กปกติสามารถตรวจพบเชื้อ Giardia lamblia หรือ Cryptosporidium ในอุจจาระได้ และการตรวจด้วย multiplex PCR จะพบเชื้อก่อโรคมากกว่า 1 ชนิดถึงร้อยละ 27 – 335 ดังนั้น แพทย์ควรแปลผลการตรวจอย่างรอบคอบว่าเชื้อที่ตรวจพบเป็นสาเหตุของการเกิดโรคหรือไม่

การตรวจ multiplex PCR อาจมีประโยชน์ในการป้องกัน และควบคุมการติดเชื้อในโรงพยาบาล โดยเฉพาะเชื้อ Clostridium difficile และ norovirus ทำให้โรงพยาบาลมีมาตรการในการดูแลผู้ป่วยได้อย่างเหมาะสมเพื่อลดการแพร่กระจายเชื้อและลดค่าใช้จ่ายในการแยกโรค อย่างไรก็ตาม การเพาะเชื้อในอุจจาระยังแนะนำให้ปฏิบัติเช่นเดิม เนื่องจากการเพาะเชื้อสามารถนำเชื้อมาตรวจซ้ำได้หากผล multiplex PCR เป็นลบ และสามารถบอกความไวของเชื้อต่อยาต้านจุลชีพได้

ตารางที่ 1 แสดงชุดทดสอบโดยวิธี multiplex PCR¹ 

การใช้เทคนิค multiplex PCR ด้วยเครื่องอัตโนมัติในสิ่งส่งตรวจที่ได้จากระบบประสาทส่วนกลาง

สามารถตรวจหาแบคทีเรีย ไวรัส และราในน้ำไขสันหลัง โดยชุดตรวจมีความไวร้อยละ 84.4 และความจำเพาะร้อยละ 99.96 ทำให้แพทย์วินิจฉัยโรคได้รวดเร็ว แต่อาจพบผลลบลวงได้หากปริมาณเชื้อในน้ำไขสันหลังน้อยกว่า 100 colony-forming unit (CFU)/มล. และความไวในการตรวจหาเชื้อ Cryptococcus neoformans จะด้อยกว่าวิธีการตรวจหาแอนติเจน พบผลบวกลวงได้อาจเกิดจากการปนเปื้อนขณะเตรียมตัวอย่าง หรือเชื้อก่อโรคบางชนิดมีการติดเชื้อแบบ latent หรือเกิด reactivation เช่น เชื้อในกลุ่ม Herpesviridae

อย่างไรก็ตาม การตรวจ multiplex PCR ไม่สามารถนำมาใช้แทนการตรวจทางห้องปฏิบัติการทางจุลชีววิทยาแบบดั้งเดิมได้ เนื่องจากการตรวจ multiplex PCR จะครอบคลุมเชื้อแบคทีเรียบางชนิดเท่านั้น และการเพาะเชื้อสามารถนำเชื้อมาตรวจซ้ำได้หากผล multiplex PCR เป็นลบ หรือผลตรวจไม่สอดคล้องกับอาการของผู้ป่วย ทดสอบความไวของเชื้อต่อยาต้านจุลชีพได้ ส่วนการย้อมสีกรัมในน้ำไขสันหลังยังมีความสำคัญเพื่อประกอบการแปลผล PCR สำหรับการเพาะเชื้อรา และการตรวจหาแอนติเจนยังมีความสำคัญในการวินิจฉัยโรคเยื่อหุ้มสมองอักเสบจากเชื้อ C. neoformans

ตารางที่ 2 ข้อดีและข้อด้อยของการตรวจ multiplex PCR panel¹

เนื่องจากการตรวจ multiplex PCR ไม่สามารถครอบคลุมเชื้อก่อโรคได้ทุกชนิด และอาจเกิดผลลบลวงได้ ดังนั้น ผู้ป่วยที่มีอาการเข้าได้กับโรคเยื่อหุ้มสมองอักเสบจากเชื้อแบคทีเรีย หรือไวรัสเริม แพทย์ควรให้การรักษาเพื่อครอบคลุมเชื้อที่อาจจะเป็นสาเหตุก่อน แม้ผลตรวจด้วยวิธี multiplex PCR จะให้ผลลบ ประเด็นที่น่าสนใจ คือการนำ multiplex PCR มาใช้ในทางคลินิกเพื่อลดการใช้ยาปฏิชีวนะหรือยาต้านไวรัสที่ไม่จำเป็น ลดระยะเวลาการนอนโรงพยาบาล และการแยกโรคที่ไม่เหมาะสม ซึ่งต้องรอข้อมูลศึกษาเพิ่มเติมต่อไป

จากที่กล่าวมาในข้างต้น การตรวจโดยวิธี multiplex PCR ด้วยเครื่องอัตโนมัติเริ่มมีบทบาททางคลินิกเพื่อประกอบการวินิจฉัยโรค และการดูแลรักษา มีทั้งข้อดีและข้อด้อย (ตารางที่ 2) แพทย์ควรนำผลตรวจที่ได้มาพิจารณาร่วมกับอาการ อาการแสดง อายุ โรคประจำตัว และข้อมูลทางระบาดวิทยาเพื่อให้ผู้ป่วยได้รับการดูแลรักษาอย่างเหมาะสม หากไม่พิจารณาถึงความคุ้มทุน (cost-effectiveness data) แล้วการส่งตรวจโดยวิธี multiplex PCR ควรพิจารณาดังนี้

1. การตรวจด้วยวิธี multiple PCR ในสิ่งส่งตรวจที่ได้จากระบบทางเดินหายใจ ควรทำในผู้ป่วยที่มีภาวะภูมิคุ้มกันบกพร่อง ผู้ป่วยที่มีอาการรุนแรง และผู้ป่วยเด็กที่ต้องนอนโรงพยาบาล
2. การตรวจด้วยวิธี multiple PCR ในสิ่งส่งตรวจที่ได้จากระบบทางเดินอาหาร ควรทำในผู้ป่วยที่ถ่ายอุจจาระมีมูกเลือด มีอาการรุนแรงปานกลางถึงมาก ผู้ป่วยที่มีอาการอุจจาระร่วงนานเกิน 1 สัปดาห์ และผู้ป่วยที่มีภาวะภูมิคุ้มกันบกพร่อง
3. การตรวจด้วยวิธี multiple PCR ในสิ่งส่งตรวจที่ได้จากระบบประสาทส่วนกลาง ควรทำในผู้ป่วยที่สงสัยโรคเยื่อหุ้มสมองอักเสบจากเชื้อแบคทีเรีย หรือผู้ป่วยได้รับการรักษาด้วยยาปฏิชีวนะมาก่อน

สรุป

การตรวจด้วยเทคนิคทางอณูวิทยา มีประสิทธิภาพสูงในการวินิจฉัยจำแนกชนิดของเชื้อก่อโรคทั้งไวรัส แบคทีเรีย รา และปรสิต ปัจจุบันมีการพัฒนาเป็นเครื่องอัตโนมัติที่สามารถตรวจได้ง่าย และทราบผลได้อย่างรวดเร็ว สามารถช่วยแพทย์วางแผนในการดูแลรักษาผู้ป่วยได้อย่างเหมาะสม แต่การตรวจบางครั้งไม่สามารถครอบคลุมเชื้อก่อโรคได้ทุกชนิด และอาจเกิดผลลบลวง หรือผลบวกลวงได้ ดังนั้น การตรวจทางห้องปฏิบัติการทางจุลชีววิทยาแบบดั้งเดิมยังคงมีความสำคัญ นอกจากนี้ แพทย์ควรพิจารณาลักษณะอาการอาการแสดง โรคประจำตัว และอายุของผู้ป่วยร่วมกับข้อมูลทางระบาดวิทยาของโรค เพื่อประกอบการตัดสินใจว่าเชื้อที่ตรวจพบนั้นเป็นสาเหตุก่อโรคจริงหรือไม่

เอกสารอ้างอิง

1. Hanson KE, Couturier MR. Multiplexed molecular diagnostics for respiratory, gastrointestinal and central nervous system infections. Clin Infect Dis 2016;63(10):1361-7.
2. ElKholy AA, Mostafa NA, Ali AA, et al. The use of multiplex PCR for the diagnosis of viral severe acute respiratory infection in children: a high rate of co-detection during the winter season. Eur J Clin Micro biol Infect Dis 2016;35(10):1607-13.
3. Morikawa S, Hiroi S, Kase T. Detection of respiratory viruses i n gargle specimens of healthy children. J Clin Virol 2015;64:59-63.
4. Subramony A, Zachariah P, Krones A, et al. Impact of multiplex polymerase chain reaction testing for respiratory pathogens on healthcare resource utilization for pediatric inpatients. J Pediatr 2016;173:196-201e2.
5. Khare R, Espy MJ, Cebelinski E, et al. Comparative evaluation of two commercial multiplex panels for detection of gastrointestinal pathogens by use of clinical stool specimens. Clin Microbiol 2014;52(10):3667-73.
6. Leber AL, Everhart K, Balada-Llasat J-M, et al. Multicenter evaluation of the BioFire
7. FilmArray meningitis encephalitis panel for the detection of bacteria, viruses and yeast in cerebrospinal fluid specimens. J Clin Microbiol 2016:pii:JCM.00730-16.