Главная → Архив → 2025 год, выпуск №4 → Перспективы использования цифровой капельной полимеразной цепной реакции в диагностике бактериальных инфекций

Перспективы использования цифровой капельной полимеразной цепной реакции в диагностике бактериальных инфекций

П.Д. Буллер*, М.В. Стогов
________________________________________________________________________________________________________

Национальный медицинский исследовательский центр травматологии и ортопедии имени академика Г.А. Илизарова, Курган, Российская Федерация
________________________________________________________________________________________________________

Введение. Цифровая капельная полимеразная цепная реакция (цкПЦР) является новым и перспективным методом диагностики. На данный момент она наиболее активно используется в сфере онкологической диагностики и молекулярно-диагностических исследований. Качественно новые возможности цкПЦР в виде количественного анализа выраженности возбудителя позволяют улучшить качество анализа. Однако характеристики методики позволяют предположить возможность ее применения в диагностике инфекционных заболеваний.

Цель. Оценить возможности применения цкПЦР в практике клинической лабораторной диагностики инфекций на основе ретроспективного анализа существующих работ, посвященных данному методу.

Материалы и методы. В статье представлен обзор литературы из медицинских баз данных: PubMed, eLibrary.ru, Medline.

Заключение. По результатам анализа были выявлены перспективные направления использования цкПЦР в качестве диагностической методики для определения септических состояний, туберкулеза, пневмоний различной этиологии, перипротезной инфекции.

Ключевые слова: цифровая капельная полимеразная цепная реакция; цкПЦР; бактериальная инфекция; лабораторная диагностика; обзор.

Список литературы

  1. Volkov AN, Nacheva LV. Molecular genetic techniques in current biomedical research. Part I: Theoretical basis of PCR-diagnostics. Fundamental and Clinical Medicine. 2020;5(4):133– doi: 10.23946/2500-0764-2020-5-4-133-140 EDN: VYGXUD
  2. Kojabad AA, Farzanehpour M, Galeh HEG, et al. Droplet digital PCR of viral ‎DNA/RNA, current progress, challenges, and future perspectives. J Med Virol. 2021;93(7):4182–4197. doi: 1002/jmv.26846 EDN: KDTDDO Erratum in: J Med Virol. 2024;96(5):e29632. doi: 10.1002/jmv.29632  EDN: NNCYHV
  3. Valones MA, Guimarães RL, Brandão LA, et al. Principles and applications of polymerase chain reaction in medical diagnostic fields: a review. Braz J Microbiol. 2009;40(1):1–11. doi: 1590/s1517-83822009000100001
  4. Zhang T, Niu Z, Wu F, et al. Qualitative and quantitative detection of surgical pathogenic micro-organisms Escherichia coli and Staphylococcus aureus based on ddPCR system. Sci Rep. 2021; 11(1):8771. doi: 1038/s41598-021-87824-5 EDN: RPQWFP
  5. Lin K, Zhao Y, Xu B, et al. Clinical Diagnostic Performance of Droplet Digital PCR for Suspected Bloodstream Infections. Microbiol Spectr. 2023; 11(1):e0137822. doi: 1128/spectrum.01378-22 EDN: CFNEMV Erratum in: Microbiol Spectr. 2024;12(1):e0153423. doi: 10.1128/spectrum.01534-23  EDN: MQDUJU
  6. Wu J, Tang B, Qiu Y, et al. Clinical validation of a multiplex droplet digital PCR for diagnosing suspected bloodstream infections in ICU practice: a promising diagnostic tool. Crit Care. 2022; 26(1):243. doi: 1186/s13054-022-04116-8 EDN: TCAMDW
  7. Tedim AP, Merino I, Ortega A, et al. Quantification of bacterial DNA in blood using droplet digital PCR: a pilot study. Diagn Microbiol Infect Dis. 2024;108(1):116075. doi: 1016/j.diagmicrobio.2023.116075 EDN: XGEDNS
  8. Hindson BJ, Ness KD, Masquelier DA, et al. High-throughput droplet digital PCR system for absolute quantitation of DNA copy number. Anal Chem. 2011;83(22):8604–8610. doi: 1021/ac202028g
  9. Ziegler I, Lindström S, Källgren M, et al. 16S rDNA droplet digital PCR for monitoring bacterial DNAemia in bloodstream infections. PLoS One. 2019;14(11):e0224656. doi: 1371/journal.pone.0224656
  10. Hu B, Tao Y, Shao Z, et al. A Comparison of Blood Pathogen Detection Among Droplet Digital PCR, Metagenomic Next-Generation Sequencing, and Blood Culture in Critically Ill Patients With Suspected Bloodstream Infections. Front Microbiol. 2021;12:641202. doi: 3389/fmicb.2021.641202 EDN: OBAKYD
  11. Zheng Y, Jin J, Shao Z, et al. Development and clinical validation of a droplet digital PCR assay for detecting Acinetobacter baumannii and Klebsiella pneumoniae in patients with suspected bloodstream infections. 2021;10(6):e1247. doi: 10.1002/mbo3.1247 EDN: ZYODBJ
  12. Zeng Y-F, Chen C-M, Li X-Y, et al. Development of a droplet digital PCR method for detection of Streptococcus agalactiae. BMC Microbiol. 2020; 20(1):179. doi: 1186/s12866-020-01857-w EDN: BKNGWX
  13. Zhao Z, Wu T, Wang M, et al. A new droplet digital PCR assay: improving detection of paucibacillary smear-negative pulmonary tuberculosis. Int J Infect Dis. 2022;122(9):820–828. doi: 1016/j.ijid.2022.07.041 EDN: DPXGLH
  14. Zhang S, Chen X, Lin Z, et al. Quantification of Isoniazid-Heteroresistant Mycobacterium tuberculosis Using Droplet Digital PCR. J Clin Microbiol. 2023;61(6):e0188422. doi: 1128/jcm.01884-22 EDN: TGYJSJ
  15. Cho SM, Shin S, Kim Y, et al. A novel approach for tuberculosis diagnosis using exosomal DNA and droplet digital PCR. Clin Microbiol Infect. 2020;26(7):942.e1–942.e5. doi: 1016/j.cmi.2019.11.012 EDN: WSYOKY
  16. Cao Z, Wu W, Wei H, et al. Using droplet digital PCR in the detection of Mycobacterium tuberculosis DNA in FFPE samples. Int J Infect Dis. 2020; 99(10): 77–83. doi: 1016/j.ijid.2020.07.045 EDN: KFKVZK
  17. Zhao H, Yan C, Feng Y, et al. Absolute quantification of Mycoplasma pneumoniae in infected patients by droplet digital PCR to track disease severity and treatment efficacy. Front Microbiol. 2023;14:1177273. doi: 3389/fmicb.2023.1177273 EDN: JWNVVH
  18. Zheng Y, Xia H, Bao X, et al. Highly Sensitive Detection of Isoniazid Heteroresistance in Mycobacterium Tuberculosis by Droplet Digital PCR. Infect Drug Resist. 2022;15:6245–6254. doi: 2147/idr.s381097 EDN: JQDZVD
  19. Li Z, Pan L, Lyu L, et al. Diagnostic accuracy of droplet digital PCR analysis of cerebrospinal fluid for tuberculous meningitis in adult patients. Clin Microbiol Infect. 2020;26(2):213–219. doi: 1016/j.cmi.2019.07.015 EDN: ZDTQNJ
  20. Liu X, Bao X, Gao L, et al. Comparative application of droplet-based digital and quantitative real-time PCR for human brucellosis detection. Diagn Microbiol Infect Dis. 2023;107(4):116087. doi: 1016/j.diagmicrobio.2023.116087 EDN: RGPQYU
  21. Liu J, Song Z, Ta N, et al. Development and evaluation of a droplet digital PCR assay to detect Brucella in human whole blood. PLoS Negl Trop Dis. 2023;17(6):e0011367. doi: 1371/journal.pntd.0011367 EDN: XBYDXH
  22. Chen B, Xie Y, Zhang N, et al. Evaluation of Droplet Digital PCR Assay for the Diagnosis of Candidemia in Blood Samples. Front Microbiol. 2021;12:700008. doi: 3389/fmicb.2021.700008 EDN: XCZUED
  23. Li H-T, Lin B-C, Huang Z-F, et al. [Clinical value of droplet digital PCR in rapid diagnosis of invasive fungal infection in neonates]. Zhongguo Dang Dai Er Ke Za Zhi. 2019;21(1):45–51. (In Chin.). doi: 7499/j.issn.1008-8830.2019.01.009
  24. Poh TY, Ali NABM, Chan LLY, et al. Evaluation of Droplet Digital Polymerase Chain Reaction (ddPCR) for the Absolute Quantification of Aspergillus species in the Human Airway. Int J Mol Sci. 2020;21(9):3043. doi: 3390/ijms21093043 EDN: TSBWGQ
  25. Tak L-J, Shin M-K, Yoo J-I, et al. Development of droplet digital PCR-based detection of bacterial pathogens in prosthetic joint infection: a preliminary study using a synthesized model plasmid. Front Cell Infect Microbiol. 2023;13(11):1301446. doi: 3389/fcimb.2023.1301446 EDN: VMPATF
  26. Dickson RP, Schultz MJ, van der Poll T, et al.; Biomarker Analysis in Septic ICU Patients (BASIC) Lung Microbiota Predict Clinical Outcomes in Critically Ill Patients. Am J Respir Crit Care Med. 2020;201(5):555–563. doi: 10.1164/rccm.201907-1487oc EDN: ONVYWS
  27. Cheng X, Sun L, Zhao Q, et al. Development and evaluation of a droplet digital PCR assay for the diagnosis of paucibacillary leprosy in skin biopsy specimens. PLoS Negl Trop Dis. 2019;13(3): e0007284. doi: 1371/journal.pntd.0007284
  28. Maggi R, Breitschwerdt EB, Qurollo B, Miller JC. Development of a Multiplex Droplet Digital PCR Assay for the Detection of Babesia, Bartonella, and Borrelia Pathogens. 2021;10(11): 1462. doi: 10.3390/pathogens10111462 EDN: UCYDOH
  29. Ramírez-Lázaro MJ, Lario S, Quílez ME, et al. Droplet Digital PCR Detects Low-Density Infection in a Significant Proportion of Helicobacter Pylori-Negative Gastric Biopsies of Dyspeptic Patients. Clin Transl Gastroenterol. 2020;11(6):e00184. doi: 14309/ctg.0000000000000184 EDN: RCYLJF
  30. Luo Y, Zhang W, Cheng Y, et al. Droplet Digital PCR-Based Detection and Quantification of GyrA Thr-86-Ile Mutation Based Fluoroquinolone-Resistant Campylobacter jejuni. Microbiol Spectr. 2022;10(2):e0276921. doi: 1128/spectrum.02769-21 EDN: TJVINO
  31. Huang Y, Pan H, Xu X, et al. Droplet digital PCR (ddPCR) for the detection and quantification of Ureaplasma spp. BMC Infect Dis. 2021;21(1):804. doi: 1186/s12879-021-06355-6 EDN: FPXFLH
  32. Abellan-Schneyder I, Schusser AJ, Neuhaus K. ddPCR allows 16S rRNA gene amplicon sequencing of very small DNA amounts from low-biomass samples. BMC Microbiol. 2021;21(1):349. doi: 1186/s12866-021-02391-z EDN: RDWVFI
  33. He B, Yang Q. Updates in Laboratory Identification of Invasive Fungal Infection in Neonates. Microorganisms. 2023;11(4):1001. doi: 10.3390/microorganisms11041001 EDN: PQDIOA

2025 год, выпуск №4
Научный обзор
Читать статью (pdf) →
DOI: 10.23888/HMJ2025134695-704
Как цитировать:

Буллер П.Д., Стогов М.В. Перспективы использования цифровой капельной полимеразной цепной реакции в диагностике бактериальных инфекций // Наука молодых (Eruditio Juvenium). 2025. Т. 13, № 4. С. 695–704. doi: 10.23888/HMJ2025134695-704  EDN: DNYAVO
Дополнительная информация:
Источники финансирования. Отсутствуют.
Раскрытие интересов. Авторы заявляют об отсутствии отношений, деятельности и интересов, связанных с третьими лицами (коммерческими и некоммерческими), интересы которых могут быть затронуты содержанием статьи.

Об авторах:
*Буллер Павел Дмитриевич, аспирант;
адрес: Российская Федерация, 640021, Курган, ул. М. Ульяновой, д. 6;
ORCID: 0009-0004-7661-6968; e-mail: pavell.buller@gmail.com
Стогов Максим Валерьевич, д-р биол. наук, доцент, руководитель отдела, eLibrary SPIN: 9345-8300; ORCID: 0000-0001-8516-8571; e-mail: stogo_off@list.ru