Exploring a possibility of using Raman spectroscopy for detection of Lyme disease.
Borrelia burgdorferi
Lyme borreliosis
Raman spectroscopy
blood
diagnostic test
specimens
Journal
Journal of biophotonics
ISSN: 1864-0648
Titre abrégé: J Biophotonics
Pays: Germany
ID NLM: 101318567
Informations de publication
Date de publication:
05 2021
05 2021
Historique:
revised:
18
01
2021
received:
02
12
2020
accepted:
19
01
2021
pubmed:
25
1
2021
medline:
13
7
2021
entrez:
24
1
2021
Statut:
ppublish
Résumé
Lyme disease (LD), one of the most prevalent tick-borne diseases in the United States (US), is caused by Borreliella burgdorferi sensu stricto (Bb). To date, in the US, LD diagnostics is primarily based on validated two-tiered serological testing, which overall exhibits low sensitivity among other drawbacks. In the present study, a potential of Raman spectroscopy (RS) to detect Bb infection in mice has been explored. For that, C3H mice were infected with wild-type Bb strains, 297, B31, or B31-derived mutant, ∆vlsE. Blood samples taken prior to and post Bb infection were subjected to RS. The data demonstrated that RS did not directly detect Bb spirochetes in blood, but rather sensed biochemical changes associated with Bb infection. Despite Bb infection-associated blood changes detectable by RS were very limited, the partial least square discriminant analysis showed that the average true positive rates were 86% for 297 and 89% for B31 and ∆vlsE.
Identifiants
pubmed: 33486893
doi: 10.1002/jbio.202000477
doi:
Types de publication
Journal Article
Research Support, Non-U.S. Gov't
Langues
eng
Sous-ensembles de citation
IM
Pagination
e202000477Informations de copyright
© 2021 Wiley-VCH GmbH.
Références
A. F. Hinckley, N. P. Connally, J. I. Meek, B. J. Johnson, M. M. Kemperman, K. A. Feldman, J. L. White, P. S. Mead Clin. Infect. Dis. 2014, 59, 676-681.
D. J. Cameron, L. B. Johnson, E. L. Maloney Expert Rev. Anti. Infect. Ther. 2014, 12, 1103-1135.
B. J. Hudson, M. Stewart, V. A. Lennox, M. Fukunaga, M. Yabuki, H. Macorison, J. Kitchener-Smith Med. J. Aust. 1998, 168, 500-502.
J. Oksi, M. Marjamaki, J. Nikoskelainen, M. K. Viljanen Ann. Med. 1999, 31, 225-232.
N. Kash, R. Fink-Puches, L. Cerroni Am. J. Dermatopathol. 2011, 33, 712-715.
M. J. Middelveen, E. Sapi, J. Burke, K. R. Filush, A. Franco, M. C. Fesler, R. B. Stricker Healthcare (Basel). 2018, 6.
E. L. Logigian, R. F. Kaplan, A. C. Steere N. Engl. J. Med. 1990, 323, 1438-1444.
G. Stanek, J. Klein, R. Bittner, D. Glogar N. Engl. J. Med. 1990, 322, 249-252.
A. Vaz, L. Glickstein, J. A. Field, G. McHugh, V. K. Sikand, N. Damle, A. C. Steere Inf. Immun. 2001, 69, 7437-7444.
T. J. LaRocca, J. L. Benach Curr. Top. Microbiol. Immunol. 2008, 319, 63-103.
Y. Xu, J. F. Bruno, B. J. Luft Microb. Pathogen. 2008, 45, 403-407.
M. B. Lawrenz, J. M. Hardham, R. T. Owens, J. Nowakowski, A. C. Steere, G. P. Wormser, S. J. Norris J. Clin. Microbiol. 1999, 37, 3997-4004.
S. L. Arvikar, A. C. Steere Infect. Dis. Clin. North. Am. 2015, 29, 269-280.
P. M. Lantos Infect. Dis. Clin. North. Am.. 2015, 29, 325-340.
M. T. Melia, P. M. Lantos, P. G. Auwaerter J.Am. Ass. Neurol. 2015, 72, 126.
A. T. Borchers, C. L. Keen, A. C. Huntley, M. E. Gershwin J. Authoimmun. 2015, 57, 82-115.
A. R. Marques Curr. Allergy Asthma. Rep. 2010, 10, 13-20.
G. P. Wormser, R. J. Dattwyler, E. D. Shapiro, J. J. Halperin, A. C. Steere, M. S. Klempner, P. J. Krause, J. S. Bakken, F. Strle, G. Stanek, L. Bockenstedt, D. Fish, J. S. Dumler, R. B. Nadelman Clin. Infect. Dis. 2006, 43, 1089-1134.
L. R. Lindsay, K. Bernat, A. Dibernardo Can. Commun. Dis. Rep. 2014, 40, 209-217.
L. A. Waddell, J. Greig, M. Mascarenhas, S. Harding, R. Lindsay, N. Ogden PLoS One. 2016, 11.
C. Centers for Disease, Prevention M. M. W. R. Morb. Mortal. Wkly. Rep. 1995, 44, 590-591.
E. Hilton, J. DeVoti, J. L. Benach, M. L. Halluska, D. J. White, H. Paxton, J. S. Dumler Am. J. Med. 1999, 106, 404-409.
R. M. Bacon, B. J. Biggerstaff, M. E. Schriefer, R. D. Gilmore, Jr., M. T. Philipp, A. C. Steere, G. P. Wormser, A. R. Marques, B. J. Johnson J. Inf. Dis. 2003, 187, 1187-1199.
M. E. Aguero-Rosenfeld, G. Wang, I. Schwartz, G. P. Wormser Clin. Microbiol. Rev. 2005, 18, 484-509.
M. Lager, R. B. Dessau, P. Wilhelmsson, D. Nyman, G. F. Jensen, A. Matussek, P. E. Lindgren, A. J. Henningsson, G. ScandTick Biobank Study, H. Baqir, L. Serrander, M. Johansson, I. Tjernberg, I. Skarstein, E. Ulvestad, N. Grude, A. B. Pedersen, A. Bredberg, R. Veflingstad, L. Wass, J. Aleke, M. Nordberg, C. Nyberg, L. Perander, C. Bojesson, E. Sjoberg, A. R. Lorentzen, R. Eikeland, S. Noraas, G. A. Henriksson, G. Petranyi Eur. J. Clin. Microbiol. Infect. Dis. 2019, 38, 1933-1945.
S. E. Schutzer, B. A. Body, J. Boyle, B. M. Branson, R. J. Dattwyler, E. Fikrig, N. J. Gerald, M. Gomes-Solecki, M. Kintrup, M. Ledizet, A. E. Levin, M. Lewinski, L. A. Liotta, A. Marques, P. S. Mead, E. F. Mongodin, S. Pillai, P. Rao, W. H. Robinson, K. M. Roth, M. E. Schriefer, T. Slezak, J. L. Snyder, A. C. Steere, J. Witkowski, S. J. Wong, J. A. Branda Clin. Infect. Dis. 2019, 68, 1052-1057.
P. Coulter, C. Lema, D. Flayhart, A. S. Linhardt, J. N. Aucott, P. G. Auwaerter, J. S. Dumler J. Clin. Microbiol. 2005, 43, 5080-5084.
M. S. Klempner, C. H. Schmid, L. Hu, A. C. Steere, G. Johnson, McCloud, B., R. Noring, A. Weinstein Am. J. Med. 2001, 110, 217-219.
S. H. Lee, J. S. Vigliotti, V. S. Vigliotti, W. Jones, D. M. Shearer Int. J. Mol. Sci. 2014, 15, 4284-4298.
A. Moore, C. Nelson, C. Molins, P. Mead, M. Schriefer Emerg. Inf. Dis.. 2016, 22.
W. Liu, H. X. Liu, L. Zhang, X. X. Hou, K. L. Wan, Q. Hao Int. J. Mol. Sci. 2016, 17.
O. Nolte Open Neurol. J. 2012, 6, 129-139.
I. Bil-Lula, P. Matuszek, T. Pfeiffer, M. Wozniak Adv. Clin. Exp. Med. 2015, 24, 663-670.
D. Kurouski, R. P. van Duyne, I. K. Lednev Analyst. 2015, 140, 4967-4980.
N. M. Ralbovsky, I. K. Lednev Chem. Soc. Rev. 2020, 49, 7428-7453.
C. S. Ho, N. Jean, C. A. Hogan, L. Blackmon, S. S. Jeffrey, M. Holodniy, N. Banaei, A. A. E. Saleh, S. Ermon, J. Dionne Nat. Commun. 2019, 10, 4927.
E. Ryzhikova, O. Kazakov, L. Halamkova, D. Celmins, P. Malone, E. Molho, E. A. Zimmerman, I. K. Lednev J. Biophotonics. 2015, 8, 584-596.
A. J. Hobro, A. Konishi, C. Coban, N. I. Smith Analyst. 2013, 138, 3927-3933.
S. Khan, R. Ullah, M. Saleem, M. Bilal, R. Rashid, I. Khan, A. Mahmood, M. Nawaz Optik. 2016, 127, 2086-2088.
C. R. Molins, L. V. Ashton, G. P. Wormser, A. M. Hess, M. J. Delorey, S. Mahapatra, M. E. Schriefer, J. T. Belisle Clin. Infect. Dis. 2015, 60, 1767-1775.
A. F. Elias, P. E. Stewart, D. Grimm, M. J. Caimano, C. H. Eggers, K. Tilly, J. L. Bono, D. R. Akins, J. D. Radolf, T. G. Schwan, P. Rosa Inf. Immun. 2002, 70, 2139-2150.
C. A. N. Hughes, C. B. Kodner, R. C. Johnson J. Clin. Microbiol. 1992, 30, 698-703.
T. Bankhead, G. Chaconas. Mol. Microbiol. 2007, 65, 1547-1558.
A. S. Rogovskyy, D. C. Gillis, Y. Ionov, E. Gerasimov, A. Zelikovsky Inf. Immun... 2017, 85.
S. W. Barthold, D. S. Beck, G. M. Hansen, G. A. Terwilliger, K. D. Moody J. Inf. Dis. 1990, 162, 133-138.
D. Liveris, S. Varde, R. Iyer, S. Koenig, S. Bittker, D. Cooper, D. McKenna, J. Nowakowski, R. B. Nadelman, G. P. Wormser, I. Schwartz J. Clin. Microbiol. 1999, 37, 565-569.
D. Liveris, G. P. Wormser, J. Nowakowski, R. Nadelman, S. Bittker, D. Cooper, S. Varde, F. H. Moy, G. Forseter, C. S. Pavia, I. Schwartz J. Clin. Microbiol. 1996, 34, 1306-1309.
A. S. Rogovskyy, T. Casselli, Y. Tourand, C. R. Jones, J. P. Owen, K. L. Mason, G. A. Scoles, T. Bankhead PLoS One. 2015, 10, e0124268.
A. S. Rogovskyy, T. Bankhead PLoS One. 2013, 8, e61226.
C. Farber, L. Sanchez, S. Rizevsky, A. Ermolenkov, B. McCutchen, J. Cason, C. Simpson, M. Burrow, D. Kurouski Sci. Rep. 2020, 10, 7730.
S. Barthold, D. Persing, A. Armstrong, R. Peeples Am. J. Pathol. 1991, 139, 263-273.
F. T. Liang, E. L. Brown, T. Wang, R. V. Iozzo, E. Fikrig Am. J. Pathol. 2004, 165, 977-985.
J. E. Purser, S. J. Norris Proc. Nat. Acad. Sci. U. S. A. 2000, 97, 13865-13870.
M. Labandeira-Rey, J. T. Skare Inf. Immun. 2001, 69, 446-455.
M. Labandeira-Rey, J. Seshu, J. T. Skare Inf. Immun. 2003, 71, 4608-4613.
R. Iyer, O. Kalu, J. Purser, S. Norris, B. Stevenson, I. Schwartz Inf. Immun. 2003, 71, 3699-3706.
M. B. Lawrenz, R. M. Wooten, S. J. Norris Inf. Immun. 2004, 72, 6577-6585.
E. J. Horn, G. Dempsey, A. M. Schotthoefer, U. L. Prisco, M. McArdle, S. S. Gervasi, M. Golightly, C. de Luca, M. Evans, B. S. Pritt, E. S. Theel, R. Iyer, D. Liveris, G. Wang, D. Goldstein, I. Schwartz J. Clin. Microbiol. 2020, 58.
M. Casella, A. Lucotti, M. Tommasini, M. Bedoni, E. Forvi, F. Gramatica, G. Zerbi Spectrochim. Acta A Molecul. Biomol. Spectrosc. 2011, 79, 915-919.
M. Krimmer, C. Farber, D. Kurouski ACS Omega. 2019, 4, 16330-16335.
J. L. Pichardo-Molina, C. Frausto-Reyes, O. Barbosa-García, R. Huerta-Franco, J. L. González-Trujillo, C. A. Ramírez-Alvarado, G. Gutiérrez-Juárez, C. Medina-Gutiérrez. Laser. Med. Sci. 2007, 22, 229-236.
P. Lemler, W. R. Premasiri, A. DelMonaco, L. D. Ziegler Anal. Anal. Bioanal. 2014, 406, 193-200.
C. G. Atkins, K. Buckley, M. W. Blades, R. F. B. Turner. Appl. Spectrosc. 2017, 71, 767-793.
G. Başar, U. Parlatan, Ş. Şeninak, T. Günel, A. Benian, İ. Kalelioğlu. J. Spectrosc. 2012, 27, 239-252.