Xpert mtb rif là gì? Các công bố khoa học về Xpert mtb rif

Khái niệm về Xpert MTB/RIF

Xpert MTB/RIF là một xét nghiệm sinh học phân tử dựa trên công nghệ khuếch đại axit nucleic, được tích hợp trong hệ thống GeneXpert do hãng Cepheid phát triển. Phương pháp này có khả năng phát hiện vi khuẩn lao thuộc nhóm Mycobacterium tuberculosis complex (MTBC) và đồng thời xác định sự hiện diện của các đột biến gây kháng rifampin (RIF), một trong những thuốc chủ lực trong điều trị lao. Thời gian để hoàn tất quy trình xét nghiệm thường dưới 2 giờ, nhanh hơn rất nhiều so với các phương pháp nuôi cấy vi khuẩn truyền thống vốn cần đến vài tuần.

Đặc điểm nổi bật của xét nghiệm Xpert MTB/RIF là khả năng kết hợp nhiều giai đoạn trong một cartridge duy nhất, bao gồm xử lý mẫu, chiết tách DNA, khuếch đại bằng PCR thời gian thực và phát hiện tín hiệu huỳnh quang. Toàn bộ quy trình được tự động hóa, hạn chế tối đa sai sót do thao tác thủ công và giảm yêu cầu về trình độ kỹ thuật của nhân viên xét nghiệm. Điều này cho phép triển khai rộng rãi ở nhiều cơ sở y tế, kể cả những nơi hạn chế về nguồn lực.

Sự xuất hiện của Xpert MTB/RIF được xem là bước ngoặt trong chiến lược kiểm soát bệnh lao toàn cầu. Công cụ này không chỉ giúp chẩn đoán nhanh chóng mà còn phát hiện kịp thời bệnh nhân lao đa kháng thuốc (MDR-TB), từ đó góp phần hạn chế sự lây lan của chủng vi khuẩn nguy hiểm này.

Nguyên lý kỹ thuật

Xpert MTB/RIF hoạt động dựa trên kỹ thuật phản ứng chuỗi polymerase lồng (nested real-time PCR) nhằm khuếch đại đoạn gen rpoB của vi khuẩn lao. Đoạn gen này chứa vùng "hotspot" dài khoảng 81 cặp base, được gọi là vùng lõi, nơi tập trung phần lớn các đột biến dẫn đến tình trạng kháng rifampin. Sự phát hiện đồng thời cả sự hiện diện của vi khuẩn và các biến đổi gen rpoB giúp đưa ra chẩn đoán vừa về bệnh, vừa về tình trạng kháng thuốc.

Trong cartridge Xpert, mẫu đờm sau khi được xử lý sẽ được trộn với hóa chất phá vỡ cấu trúc tế bào, giải phóng DNA của vi khuẩn. DNA này sau đó được khuếch đại theo nguyên lý PCR, đồng thời các đầu dò phân tử (molecular beacons) gắn đặc hiệu với vùng gen mục tiêu sẽ phát huỳnh quang để máy đọc và phân tích. Hệ thống phần mềm tích hợp sẽ diễn giải tín hiệu để trả về kết quả dương tính hay âm tính với MTBC, đồng thời xác định có đột biến kháng rifampin hay không.

Quy trình tự động hóa của GeneXpert bao gồm bốn giai đoạn chính:

• Xử lý mẫu và phá hủy cấu trúc tế bào vi khuẩn.
• Tách chiết và tinh sạch DNA.
• Khuếch đại DNA mục tiêu bằng PCR thời gian thực.
• Phát hiện tín hiệu huỳnh quang và phân tích dữ liệu.

Nhờ tích hợp tất cả các bước này trong một cartridge kín, nguy cơ lây nhiễm chéo được giảm thiểu, đồng thời đảm bảo an toàn sinh học cho nhân viên y tế.

Ưu điểm nổi bật

Một trong những ưu điểm quan trọng nhất của Xpert MTB/RIF là tốc độ trả kết quả. Trong khi nuôi cấy vi khuẩn lao thường mất từ 4–8 tuần, xét nghiệm này chỉ cần chưa tới 120 phút để hoàn thành. Điều này rút ngắn đáng kể thời gian từ chẩn đoán đến điều trị, đặc biệt quan trọng trong việc kiểm soát sự lây lan của bệnh trong cộng đồng.

Xét nghiệm này yêu cầu ít kỹ năng chuyên sâu hơn so với các kỹ thuật sinh học phân tử khác. Chỉ cần thao tác đơn giản đưa mẫu vào cartridge và khởi động hệ thống, nhân viên phòng xét nghiệm tuyến cơ sở cũng có thể vận hành. Do đó, Xpert MTB/RIF có thể triển khai ở nhiều quốc gia có thu nhập thấp và trung bình, nơi gánh nặng bệnh lao cao nhưng cơ sở vật chất hạn chế.

Khả năng phát hiện đồng thời vi khuẩn lao và tình trạng kháng rifampin là điểm ưu việt khác. Rifampin được xem là thuốc chỉ thị cho kháng đa thuốc, vì vậy phát hiện kháng rifampin đồng nghĩa với khả năng cao bệnh nhân mắc lao đa kháng (MDR-TB). Việc xác định sớm cho phép các bác sĩ chuyển bệnh nhân sang phác đồ điều trị phù hợp hơn.

Các ưu điểm có thể tóm lược như sau:

• Kết quả nhanh chóng trong vòng 2 giờ.
• Tích hợp nhiều bước trong một cartridge khép kín.
• Yêu cầu tối thiểu về kỹ năng kỹ thuật.
• Đồng thời chẩn đoán bệnh lao và kháng rifampin.
• Khả năng ứng dụng rộng rãi tại cơ sở y tế cơ bản.

Độ chính xác (độ nhạy và độ đặc hiệu)

Nhiều nghiên cứu lâm sàng đã đánh giá hiệu quả của Xpert MTB/RIF trong thực tiễn. Kết quả cho thấy xét nghiệm này có độ nhạy và độ đặc hiệu cao, đặc biệt khi áp dụng cho mẫu bệnh phẩm AFB-smear dương tính. Ở nhóm này, độ nhạy đạt xấp xỉ 100%, trong khi độ đặc hiệu thường trên 98%.

Đối với các mẫu AFB-smear âm tính nhưng nuôi cấy dương tính, độ nhạy giảm xuống còn khoảng 72–79%. Tuy vậy, độ đặc hiệu vẫn duy trì ở mức rất cao (~98–99%). Điều này chứng tỏ xét nghiệm vẫn hữu ích trong việc phát hiện bệnh lao ở những bệnh nhân có tải lượng vi khuẩn thấp, chẳng hạn như người nhiễm HIV.

Khi tổng hợp dữ liệu từ nhiều nghiên cứu, độ nhạy toàn diện của Xpert MTB/RIF đạt khoảng 92% so với chuẩn nuôi cấy, và độ đặc hiệu đạt đến 99%. Đây là các chỉ số vượt trội so với các phương pháp chẩn đoán nhanh khác.

Tình huống	Độ nhạy	Độ đặc hiệu
Mẫu AFB-smear dương tính	~99–100%	~98–99%
Mẫu AFB-smear âm tính, culture dương tính	~72–79%	~98–99%
Tổng hợp nhiều nghiên cứu	~92%	~99%

Độ chính xác cao của Xpert MTB/RIF giúp giảm thiểu các trường hợp bỏ sót bệnh nhân lao, đồng thời tránh những chẩn đoán sai có thể dẫn đến điều trị không cần thiết.

Khuyến nghị từ WHO và ứng dụng trên thực địa

Tổ chức Y tế Thế giới (WHO) đã chính thức khuyến nghị sử dụng Xpert MTB/RIF từ năm 2010 như một xét nghiệm chẩn đoán ban đầu cho bệnh nhân nghi ngờ lao phổi, đặc biệt ở những vùng có tỷ lệ lao kháng thuốc cao. Quyết định này dựa trên bằng chứng khoa học về hiệu quả vượt trội của Xpert so với các phương pháp truyền thống, cũng như tiềm năng giúp phát hiện sớm và kiểm soát dịch bệnh.

WHO nhấn mạnh rằng Xpert MTB/RIF đặc biệt hữu ích cho nhóm bệnh nhân nhiễm HIV, những người thường có tải lượng vi khuẩn thấp khiến xét nghiệm nhuộm soi trực tiếp ít nhạy. Công cụ này đã góp phần nâng cao tỷ lệ phát hiện lao ở nhóm dân số dễ bị tổn thương nhất. Ngoài ra, việc phát hiện nhanh tình trạng kháng rifampin giúp bác sĩ chỉ định điều trị hợp lý hơn ngay từ đầu.

Ứng dụng trên thực địa cho thấy Xpert MTB/RIF có thể triển khai ở nhiều quốc gia có gánh nặng bệnh lao, bao gồm Ấn Độ, Nam Phi, Philippines và Việt Nam. Nhiều chương trình y tế quốc gia đã tích hợp công cụ này vào hệ thống chẩn đoán tuyến huyện và tuyến tỉnh, nhờ tính dễ sử dụng và thời gian trả kết quả ngắn.

Giới hạn và lưu ý khi áp dụng

Mặc dù có nhiều ưu điểm, Xpert MTB/RIF cũng tồn tại một số giới hạn. Trước hết, xét nghiệm này không thể thay thế hoàn toàn nuôi cấy vi khuẩn, vốn vẫn được coi là “chuẩn vàng” để xác nhận chẩn đoán và làm kháng sinh đồ toàn diện. Một số trường hợp, Xpert có thể cho kết quả âm giả, đặc biệt ở bệnh nhân có tải vi khuẩn rất thấp hoặc ở mẫu bệnh phẩm ngoài phổi.

Chi phí cũng là một rào cản đáng kể. Hệ thống GeneXpert đòi hỏi đầu tư ban đầu cao cho thiết bị và chi phí vận hành, trong đó mỗi cartridge xét nghiệm có giá thành đáng kể. Ở những quốc gia thu nhập thấp, việc duy trì cung ứng ổn định và chi trả chi phí xét nghiệm cho toàn dân là một thách thức lớn. Ngoài ra, yêu cầu bảo trì và điều kiện vận hành (nguồn điện ổn định, nhiệt độ môi trường thích hợp) cũng có thể ảnh hưởng đến khả năng ứng dụng rộng rãi.

• Không thay thế được nuôi cấy và kháng sinh đồ truyền thống.
• Có thể xuất hiện kết quả âm giả hoặc dương giả trong một số trường hợp.
• Chi phí cao và đòi hỏi bảo trì thiết bị định kỳ.
• Cần được tích hợp hợp lý với các phương pháp chẩn đoán khác.

Tác động trong điều kiện HIV cao và lao nặng

Bệnh nhân nhiễm HIV có nguy cơ mắc lao cao gấp nhiều lần so với người bình thường, nhưng lại thường có kết quả nhuộm AFB âm tính do tải lượng vi khuẩn thấp. Điều này gây khó khăn cho chẩn đoán bằng các kỹ thuật truyền thống. Xpert MTB/RIF đã chứng minh khả năng vượt trội khi phát hiện được các trường hợp lao mà phương pháp nhuộm soi bỏ sót.

Độ nhạy của Xpert MTB/RIF ở bệnh nhân HIV dương tính dao động quanh mức 60–70% trong các trường hợp smear âm, nhưng vẫn cao hơn nhiều so với phương pháp nhuộm trực tiếp. Ngoài ra, việc xác định kháng rifampin nhanh chóng có ý nghĩa quan trọng đối với nhóm bệnh nhân này, vốn dễ bị biến chứng nặng nếu điều trị không phù hợp.

Sự kết hợp giữa xét nghiệm Xpert và các biện pháp lâm sàng khác giúp nâng cao đáng kể tỷ lệ phát hiện lao ở bệnh nhân HIV, qua đó cải thiện tiên lượng và giảm tỷ lệ tử vong.

Thực trạng triển khai và tương lai

Tính đến nay, hàng chục nghìn máy GeneXpert đã được lắp đặt tại hơn 130 quốc gia, trong đó có nhiều nước thuộc nhóm gánh nặng lao cao. Nhờ sự hỗ trợ từ các tổ chức quốc tế như Quỹ Toàn cầu phòng chống AIDS, Lao và Sốt rét (Global Fund) và Chương trình TB REACH, nhiều cộng đồng nghèo đã tiếp cận được công nghệ này.

Tuy nhiên, việc triển khai cũng đối mặt với nhiều khó khăn như nguồn lực tài chính hạn chế, thiếu nhân lực được đào tạo, và chi phí bảo trì máy móc. Để khắc phục, WHO và các đối tác đã thúc đẩy các thỏa thuận giảm giá cartridge và cung cấp gói hỗ trợ kỹ thuật đi kèm.

Tương lai của xét nghiệm này đang gắn liền với sự phát triển của phiên bản cải tiến Xpert MTB/RIF Ultra. Phiên bản Ultra có ngưỡng phát hiện thấp hơn, nâng cao độ nhạy trong các trường hợp tải vi khuẩn rất thấp, đặc biệt ở trẻ em và bệnh nhân HIV. Nghiên cứu công bố trên Lancet Infectious Diseases cho thấy Xpert Ultra vượt trội hơn so với phiên bản cũ, mặc dù độ đặc hiệu có thể giảm nhẹ.

Ngoài ra, xu hướng hiện nay còn tập trung vào việc mở rộng danh mục mẫu bệnh phẩm có thể sử dụng, bao gồm dịch não tủy, dịch màng phổi và mô sinh thiết, nhằm nâng cao giá trị ứng dụng trong chẩn đoán lao ngoài phổi.

Kết luận

Xpert MTB/RIF đã thay đổi đáng kể bức tranh chẩn đoán bệnh lao toàn cầu. Với tốc độ nhanh, độ chính xác cao và khả năng phát hiện kháng rifampin, xét nghiệm này đã trở thành công cụ quan trọng trong kiểm soát dịch lao. Tuy còn tồn tại một số giới hạn về chi phí và khả năng triển khai, lợi ích mà nó mang lại cho cộng đồng là không thể phủ nhận. Tương lai với các phiên bản cải tiến như Xpert MTB/RIF Ultra hứa hẹn sẽ tiếp tục nâng cao hiệu quả chẩn đoán và điều trị, góp phần vào nỗ lực toàn cầu nhằm chấm dứt bệnh lao.

Tài liệu tham khảo

1. Centers for Disease Control and Prevention. “Xpert MTB/RIF assay overview.” CDC.gov
2. Cepheid. “Xpert MTB/RIF: Technical documentation.” Cepheid
3. WHO. “Policy update on Xpert MTB/RIF assay for tuberculosis.” WHO.int
4. Lawn SD, Nicol MP. “Xpert MTB/RIF assay: a game-changer for tuberculosis control?” Clinical Microbiology Reviews. 2011;24(3): 465–491.
5. Steingart KR, et al. “Xpert MTB/RIF assay for pulmonary tuberculosis and rifampicin resistance.” Cochrane Database of Systematic Reviews. 2014.
6. Dorman SE, et al. “Xpert MTB/RIF Ultra for detection of Mycobacterium tuberculosis and rifampicin resistance: a prospective multicentre diagnostic accuracy study.” Lancet Infectious Diseases. 2018;18(1):76–84.