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宏基因组二代测序临床应用
作者:郭凌云、刘钢 浏览次数:

一、概述

宏基因组二代测序技术(metagenomics next-generation sequencing,mNGS),以下简称二代测序,是相对于第一代DNA测序技术而言的新型测序手段。2014年第一次报道使用二代测序用于临床病原检测。2016年,美国食品与药品监督管理局发表二代测序体外诊断产品指南草案;近两年,二代测序先后被写入中国成人院内感染肺炎和呼吸机相关肺炎诊断治疗指南和急危重症感染应用的专家共识;也被提议用于儿童呼吸道病原诊断。在《关于印发新型冠状病毒肺炎诊疗方案(试行第七版)的通知》病原诊断方法中也明确写入二代测序技术。为提高对二代测序技术的认识,知晓其优势及局限性,现就其临床应用进行介绍。

二、二代测序检临床应用进展及特点:

二代测序技术筛查病原体,特点是可以不依赖于传统的微生物培养,敏感性高,直接对临床样本进行高通量测序,获得病原体的核酸序列信息后再通过生物信息学的方法与数据库进行比对,来判读样本包含的病原微生物种类(包括病毒、细菌、真菌、寄生虫),依靠其无偏倚、随机的特性不仅可以检测已知病原体,更可以从头组装未知微生物的基因组,后者对新发病原体鉴定发挥重要作用。

二代测序对于包括中枢神经系统感染、血流感染、呼吸道感染及局灶脓肿或组织感染在内的各部位感染均具有良好的临床应用价值。此外,mNGS还可用于新发传染病(如新型冠状病毒、埃博拉病毒)、医院感染爆发监测和预防、检测病原体耐药基因突变(如巨细胞病毒、流感病毒等);NGS亦有助于加深对病原体毒力情况的了解。

三、二代测序儿童临床应用

mNGS可用于儿童各种感染性疾病病原诊断,尤其对于局灶感染(如各种脓肿性病灶、皮肤软组织感染、骨关节及假体感染、感染性心内膜炎等)病原诊断优势明显。对于临床怀疑非结核分支杆菌、厌氧菌等培养困难的细菌感染或特殊病原体感染推荐使用mNGS进行病原诊断。对于特殊人群,如免疫抑制或免疫缺陷人群,可能存在混合感染或少见病原感染,使用mNGS可发挥无偏倚病原检测优势。病情危重或疑似新发病原体感染患者,推荐尽早送检mNGS进行病原诊断。

目前尚无针对二代测序诊断解读规范,当报告中提示某种或某几种微生物检出序列数较高、基因组覆盖度高,在排除背景菌、污染菌和定植菌的情况下,考虑为致病病原体。

四、该技术的局限性、需注意的问题及展望

mNGS敏感性高,需要在样本留取、实验室质控、生物信息分析、数据库级别等环节进行严格质控。临床采集样本送检二代测序必须严格遵守无菌原则。另外,目前胞内菌及真菌检出率尚低、耐药基因解读存在困难;检测费用仍然较高、检测周期也较长。

mNGS具有比传统病原微生物检测技术更强大的效能,但目前还存在一些需要改进的地方,不能完全取代常规的检测技术,与传统方法联合使用可以提高病原体诊断的敏感性和特异性。

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郭凌云、刘钢

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