慧眼巧识宏基因组测序技术的临床多场景

年底，新冠疫情开始爆发，年1月7日，科研人员检出一种新型冠状病毒，获得了该病毒的全基因组序列，并从病人样本中分离出该病毒，mNGS作为一种全新的病原学检测技术，在新型冠状病毒研究中发挥了重要作用。

近日，北京市疫情形势再度升级，市疾控专家表示，北京新发地的病毒溯源还在进一步调查中，通过全基因组测序发现病毒是从欧洲方向来的，初步判定与输入性有关。

一

宏基因组测序技术简介

mNGS(MetagenomicNext-GenerationSequencing)为宏基因组测序的简称，病原体宏基因组检测是对疑似感染标本直接提取DNA和/或RNA进行高通量测序，通过专门的微生物数据库比对和生物信息学智能算法分析，可一次性完成细菌、真菌、病毒和寄生虫等多种病原体检测，获得疑似致病微生物的种属信息，并提供能够指导临床治疗的分析报告，为疑难危重感染提供快速精准诊断依据[1]。

该技术方法具有的优势包括：

检测无需培养、无偏好性；

覆盖面更广，可同时检测上万种细菌、病毒、真菌、寄生虫等四大类微生物；

检测效率高，从收样到出报告的时间一般可控制在24h之内；

灵敏度更高，mNGS相对于传统检测方法的敏感性更高。

二

宏基因组测序技术临床应用进展实例

随着临床实际需求及技术进步，近年来宏基因组测序在各种临床场景中得到了广泛的应用。如呼吸道感染、血液感染、局灶性感染、全身脓毒症、中枢神经系统感染等方面是其主要应用场景。宏基因组测序能发现诊断困难的病原体，为患者的临床诊治提供依据，是传统检测方法的有效补充。以下对近期宏基因组测序的临床应用进展情况进行介绍。

年2月，美国斯坦福大学急诊医学系与传染病诊断服务提供商Karius公司利用mNGS检测血浆cfDNA（游离DNA）辅助感染性疾病诊断[2]。通过筛选13种代表微生物对mNGS方法在脓毒症进行血培养与mNGS的检测性能评估。结果表明例脓毒症患者mNGS与血培养阳性的符合率为93.7%，通过cfDNA-mNGS检测到的阳性样本为例，灵敏度为92.9%，比血培养（63例阳性样本）和所有检测方法（例阳性样本）对脓毒症预警病因的识别都要高。在份未明确或可能引起脓毒症预警的样本中，份经cfDNA测序未检出明显的微生物cfDNA，即特异性为62.7%。

年8月，医院感染科张文宏团队报道了mNGS在成人局灶性感染方面的临床诊断应用，结果表明mNGS可用于多种局灶样本类型的检测以及为局灶感染提供有价值的检测结果[3]。临床98例疑似局灶感染患者中67例为确诊的局灶感染患者，mNGS检出63例，培养仅检出33例，mNGS敏感性达到94%。而且该研究首次在人中检测到猪疱疹病毒，提示其具有跨种传播能力。

mNGS检测技术在诊断中枢神经系统（CNS）感染中也得到了很好的应用。年9月，南方医科大、医院、医院等机构报道了mNGS在结核性脑膜炎（TBM）临床诊断的应用研究[4]。在23例TBM入组患者中，18例mNGS检测阳性，阳性率为78.26%。结果表明mNGS检测的阳性率相较培养（4.35%）、抗酸染色（36.36%）、PCR（15.79%）等技术为最高，mNGS有望作为结核性脑膜炎的一线诊断方法。年6月，国外CharlesY.Chiu团队[5]及国内北京医院关鸿志团队[6]均开展了宏基因组学对脑炎脑膜炎诊断的临床多中心前瞻性研究，从而为mNGS检测中枢神经系统感染技术推广至日常临床诊断提供了更有效的研究证据。

三

宏基因组测序技术挑战与前景

宏基因组在临床实际应用中也面临着各种挑战，主要包括：如环境、取样及实验中引入的污染；人类宿主背景的干扰；测序及分析的周期及成本；阳性阈值的设定；数据保护、相关政策的规范化。相信随着技术的进步和措施的完善，宏基因组在临床应用中的难点终将克服。

随着临床多场景应用的开展，宏基因组测序技术的分析应用也将越来越多，mNGS不限于物种鉴定，未来还可以开展抗生素耐药、人类宿主基因表达、定植与感染微生物的判定、肿瘤与微生物的关联、感染的预测、人体菌群微生态等不同方面的分析和研究。同时，随着测序成本的降低，数据库的完善，分析的涉及面越来越广，检测标准越来越明确，临床医生对宏基因组技术的接受度也将进一步提高。

mNGS检测技术适用于广泛的临床科室，典型的科室有重症医学科、呼吸科、感染科，急诊科、神经内科、血液科、儿科、骨科、风湿科等。高通量测序和庞大的微生物基因组数据库赋予了mNGS极大的病原体覆盖广度，这项技术将朝着“更快、更准、更智能”的方向发展，为急危重症和疑难感染患者提供更精准的病原体诊断依据[7]。

参考文献：

1.徐智察,赵冬冬,周华,俞云松.宏基因组测序在感染性疾病病原学诊断中的应用[J].中华临床感染病杂志,(04):-.

2.Blauwkamp,T.A.,Thair,S.,Rosen,M.J.etal.Analyticalandclinicalvalidationofamicrobialcell-freeDNAsequencingtestforinfectiousdisease.NatMicrobiol4,–().