《Clinical and Translational Discovery》：Utility of blood-based Mycobacterium tuberculosis antigen-specific host biomarkers in differentiating between spinal tuberculosis and mechanical back pain: A proof-of-concept study
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背景：脊柱结核（TB）是一种潜在严重的肌肉骨骼结核。由于早期症状多变且非特异性，该疾病的早期诊断具有挑战性。研究人员旨在评估在QuantiFERON上清液中可检测到的结核分枝杆菌（Mycobacterium tuberculosis）抗原特异性宿主血液蛋白生物
背景：脊柱结核（TB）是一种潜在严重的肌肉骨骼结核。由于早期症状多变且非特异性，该疾病的早期诊断具有挑战性。研究人员旨在评估在QuantiFERON上清液中可检测到的结核分枝杆菌（Mycobacterium tuberculosis）抗原特异性宿主血液蛋白生物标志物，作为区分脊柱结核与机械性背痛的候选工具。
方法：研究人员招募了在南非西开普省Tygerberg医院就诊、因症状需要检查脊柱结核或机械性背痛的患者。参与者根据微生物学检测、影像学和/或临床评估的结果被诊断为脊柱结核或机械性背痛。在QuantiFERON Plus检测后，使用Luminex平台评估了采集的上清液中33种蛋白质生物标志物的浓度。使用受试者工作特征（ROC）曲线分析评估了这些生物标志物的诊断潜力。
结果：在纳入研究的36名参与者中，20名被诊断为脊柱结核，16名被诊断为机械性背痛。未刺激和结核抗原特异性的白细胞介素（IL）-9、I-309和干扰素-γ（IFN-γ）浓度显著区分了诊断为脊柱结核的患者与机械性背痛患者，曲线下面积（AUC）>0.70，其中准确性最高的单个生物标志物为I-309（AUC=0.84，95%置信区间[CI]，0.70–0.98）。不同生物标志物之间的四标志物和五标志物组合显示出诊断脊柱结核的潜力，其中最优组合为FGF-Basic(TB2-Nil)、IL-15(TB1-Nil)、TGF-α(TB2-Nil)、IL-9(Nil)和I-309(Nil)，在留一交叉验证后AUC为1.00（95% CI，1.00–1.00），敏感性为95.0%（95% CI，75.1–99.9），特异性为100.0%（95% CI，82.9–100.0）。
结论：在QuantiFERON上清液中可检测到的宿主蛋白质生物标志物可能对脊柱结核的早期诊断有价值。研究人员的发现是初步的，需要在更大的前瞻性研究中验证。
结核病（TB）仍是全球重大健康负担，2024年确诊超过1070万例。约20%的TB患者为肺外结核（EPTB），而脊柱结核是肌肉骨骼结核最常见的形式（占50%），由结核分枝杆菌（M.tb）血行播散至椎体引起。由于初始症状多变且缺乏特异性，脊柱结核的早期诊断极具挑战性。目前的初诊依赖临床检查、脊柱影像学及非特异性炎症指标（如红细胞沉降率[ESR]、C反应蛋白[CRP]），但均不足以确诊。磁共振成像（MRI）和脊柱活检等确诊手段仅能在高级医疗机构开展，加之患者就医延迟，常导致诊断延误4至≥12个月，进而引起椎体破坏、神经并发症等严重后果。因此，亟需更有效且易推广的诊断工具。本研究旨在评估基于QuantiFERON上清液中M.tb抗原特异性宿主蛋白生物标志物在区分脊柱结核与机械性背痛中的价值，该研究成果发表于《Clinical and Translational Discovery》。
研究人员在南非西开普省Tygerberg医院招募了36名参与者（20例脊柱结核，16例机械性背痛），采集外周血进行QuantiFERON-TB Gold Plus（QFT）检测，分别收集未刺激（Nil）及TB1、TB2抗原刺激后的上清液。利用Luminex平台（Bio-Plex 200）检测33种宿主蛋白标志物浓度。通过受试者工作特征（ROC）曲线评估单个标志物的诊断效能，采用通用判别分析（GDA）结合留一交叉验证（LOOCV）评估标志物组合的诊断价值。
**3.1 研究参与者的临床与人口学特征**
36名参与者中，20例确诊脊柱结核，16例确诊机械性背痛。脊柱结核组HIV感染率（52.6%对14.3%）、QFT阳性率（85%对50%）及全身症状出现率（60%对12.5%）显著高于机械性背痛组，且Oswestry残疾指数（ODI）显示残疾程度更重。20例脊柱结核中，13例经微生物学（GeneXpert或培养）确诊，7例基于临床和影像学表现临床诊断。
**3.2 单个宿主生物标志物诊断脊柱结核的效能**
在未刺激上清液中，Eotaxin、I-309、IL-1ra、PDGF-BB和IL-9水平在两组间差异显著，其中Eotaxin（AUC=0.85）和I-309（AUC=0.84）准确性最高。在TB1抗原刺激上清液中，I-309（AUC=0.82）、IFN-γ（AUC=0.76）、IL-9（AUC=0.71）和IL-2R（AUC=0.70）显著区分两组。在TB2抗原刺激上清液中，TGF-α（AUC=0.86）和I-309（AUC=0.83）表现最佳，另有IFN-γ、IL-17、IL-9、FGF-basic、MIG、IL-1β、IP-10、IL-1ra、IL-6、TNF-α等12个标志物差异显著。总体而言，IL-9、I-309和IFN-γ在多种刺激条件下均显示稳定区分能力。
**3.3 多标志物组合在鉴别脊柱结核与机械性背痛中的价值**
通过GDA建模，未刺激上清液中4标志物组合（Eotaxin+IL-10+IL-1β+IL-9）的AUC为0.94，LOOCV后敏感性90.0%、特异性87.5%。TB1抗原刺激上清液中5标志物组合（VEGF+TGF-α+IL-5+IL-9+TNF-α）的AUC为0.89，LOOCV后敏感性80.0%、特异性81.3%。TB2抗原刺激上清液中4标志物组合（TGF-α+IL-13+IL-2+MCP-1）的AUC为0.92，LOOCV后敏感性75.0%、特异性68.8%。跨刺激条件的最优5标志物组合（FGF-Basic[TB2-Nil]+IL-15[TB1-Nil]+TGF-α[TB2-Nil]+IL-9[Nil]+I-309[Nil]）的AUC达1.00，敏感性95.0%，特异性100.0%，LOOCV后性能不变。
讨论部分指出，在QuantiFERON上清液中检测到的宿主标志物可能比血清标志物更具特异性。TB2管同时检测CD4和CD8 T细胞反应，因此产生了更多差异标志物。所识别的标志物涉及促炎（IFN-γ、Eotaxin、I-309）和调节（IL-9、TGF-α）功能，提示脊柱结核中免疫激活与调节并存。与先前Mann等报道的血清5标志物组合（CRP、NCAM、Ferritin、CXCL8和GDF-15）相比，本研究的新组合显示出更高的诊断性能。局限性包括样本量小、单中心、高TB/HIV负担环境，且缺乏其他疾病对照组。结论：基于QuantiFERON上清液M.tb抗原刺激后宿主标志物的检测对脊柱结核具有良好诊断潜力，可作为初级或二级医疗机构的辅助工具，有助于早期转诊和治疗启动，但需更大规模临床研究验证。
