文献解读脑脊液mNGS用于诊断脑室和腰椎

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导读

宏基因组二代测序（mNGS）已成为可以准确检测单个病原体的广泛使用的技术。这项前瞻性研究于年2月至年9月在中国最大的临床神经外科中心之一进行。这项研究旨在评估mNGS在神经外科患者的脑脊液（CSF）上的诊断与外部心室和腰椎引流（EVD/LD）相关的心室炎和脑膜炎（VM）的性能。

研究背景

在某些特定情况下，外部脑室引流（EVD）和腰部引流（LDs）对于神经外科手术后脑脊液（CSF）的引流和颅内压的控制是必需的。EVD/LD相关性脑室炎和脑膜炎(VM)具有高发病率和死亡率，感染率介于2%到45%之间，住院时间（LOS）显著延长，住院费用增加，而且对预后也有负面影响。但是，VM样本的诊断和病原体鉴定很困难，导致治疗延误或抗菌治疗不恰当。

宏基因组二代测序（mNGS）是一种高通量测序技术，可以克服常规诊断测试的局限性，无需假设和培养，直接从生物样本中检测病原体。mNGS提供了一种全面的方法，可在一次测试中准确识别所有潜在的病原体，包括病毒、细菌、真菌和寄生虫等。但是，大多数已发表的研究都使用非标准化方法，并且缺乏验证标准。此外，脑脊液样本不足，以及缺乏对EVD/LD患者的相关研究也阻碍了mNGS在VM诊断中的广泛应用。本研究以鲍曼不动杆菌和嗜麦芽寡氧单胞菌引起的VM为例，评估了mNGS是否可以为与EVD/LD相关的VM提供治疗指导。

研究方法

该研究于年2月至年9医院和首都医科大学进行。我们从EVD/LD的神经外科患者中收集了放置24小时以上的CSF标本，以成对方式进行常规微生物学检测和mNGS分析。我们还调查了脑脊液mNGS在诊断与EVD/LD相关的VM中的有用性。总共有位患者参加了这项研究，分为三组，包括确诊VM（cVM）39例，疑似VM（sVM）49例和非VM（nVM）14例。

图1mNGS工作流程（A）和参与者研究流程（B）

研究结果

临床和实验数据

表1例患者的人口统计学和临床特征

使用mNGS诊断与EVD/LD相关的VM

为了研究mNGS对VM患者病原体鉴定的有效性和效率，通过mNGS和常规微生物检测对例脑脊液样本进行了测试。在88例诊断为cVM（n=39）和sVM（n=49）的患者中，通过常规鉴定和mNGS诊断出24例（27.27％）（图2A），仅通过mNGS诊断出22例（25.00％）（图2B），仅通过常规检测诊断出15例（17.05％）（图2C），其余27例（30.68％）两种方法均未诊断出。使用这两种方法，有14名nVM患者表现出阴性。值得注意的是，所有mNGS结果都将在48小时内返回。这种周转时间明显短于使用常规微生物学测试所获得的周转时间，特别是对于阳性样品。

通过mNGS可以识别出不同类型的传染原。在经mNGS确诊的患者中，45.65％由革兰氏阳性菌引起，43.48％由革兰氏阴性菌引起，10.87％由真菌引起（图2D）。此外，某些病原体仅通过mNGS检出，例如铜绿假单胞菌，粘质沙雷氏菌，约翰逊不动杆菌和伯克霍尔德菌，这突出了mNGS相对于传统方法的优势，因为临床医生在常规实践中通常不会考虑此类病原体。

图2由mNGS诊断的VM

在cVM组中，mNGS阳性检出率为61.54％（24/39）。与常规检测阳性不一致的患者有7名（17.95％）。此外，mNGS有效地识别了多种细菌的混合感染。在49例sVM患者中，mNGS在22例常规方法检测为阴性的患者中检出细菌病原体（44.90％）。尽管存在这种差异，但22例患者中有10例表现出了可能的临床反应（图3）。

图3mNGS结果的临床效果

nVM组中的所有27个CSF样本均与常规方法和mNGS结果一致（表2）。表2mNGS和常规微生物检测的结果

mNGS检测病原体的特异序列

在cVM组中，由mNGS检测到的特异序列的中位数为.5（范围：39.5~.5），而在sVM患者中，中位数为4（范围：3~6），这表明这两个组之间存在显着差异（P0.01）。

表3mNGS检测到的病原体的特异序列

抗生素耐药基因检测

使用mNGS在来自cVM组的三个CSF样品进行抗生素耐药基因检测。结果表明存在几种抗生素抗性基因，包括adeIJK，adeFGH和AbaQ，它们对氟喹诺酮或四环素类药物具有耐药性。另外，还鉴定了引起对多种抗生素多重耐药的smeABC和smeDEF基因。

结论

本研究结果表明，脑脊液的mNGS是诊断VM患者的实用工具。与传统的诊断方法相比，mNGS是一种快速、准确的病原体鉴定和疾病诊断方法。这项研究强调了使用mNGS作为EVD/LD相关VM的诊断工具来检测CSF样本的可行性，以指导及时和针对性的治疗。

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