宏基因組學(xué)測序技術(shù)在中重癥感染中的臨床應(yīng)用共識專家組;中國研究型醫(yī)院學(xué)會膿毒癥與休克專業(yè)委員會;中國微生物學(xué)會微生物毒素專業(yè)委員會;深圳市醫(yī)學(xué)會重癥醫(yī)學(xué)專業(yè)委員會
病原學(xué)診斷是感染性疾病診斷中最重要的一環(huán),對于提升中重癥感染性疾病的診療質(zhì)量至關(guān)重要,其中分子診斷是病原學(xué)診斷中的一個重要方向。隨著現(xiàn)代分子生物學(xué)技術(shù)的發(fā)展,出現(xiàn)了很多分子診斷方法,如DNA限制性內(nèi)切酶分析技術(shù)、核酸探針雜交技術(shù)、聚合酶鏈反應(yīng)(PCR)技術(shù)和環(huán)介導(dǎo)等溫擴增(LAMP)技術(shù)等[1-4]。這些技術(shù)的發(fā)展促進了臨床病原體檢測的精細(xì)化,在常見感染的診斷方面發(fā)揮了巨大作用。病原體高達(dá)上萬種,但常規(guī)的臨床病原學(xué)診斷往往只能針對幾種目標(biāo)病原體進行檢測,且目標(biāo)病原體的檢測依賴于臨床醫(yī)生的判斷。因此,由于病原體的多樣性,傳統(tǒng)檢測手段的局限性,以及臨床醫(yī)生對目標(biāo)病原體的判斷水平參差不齊,在臨床上超過2/3的感染性疾病最終仍無法鑒定其病原體,導(dǎo)致臨床不能針對性地用藥,經(jīng)驗試錯情況時有發(fā)生。這一困境在臨床重癥感染性疾病,特別是由疑難、罕見的病原體導(dǎo)致的臨床重癥型病例上尤其嚴(yán)峻。
隨著基因組學(xué)技術(shù)的發(fā)展,高通量測序技術(shù)[又稱下一代測序技術(shù)(NGS)]越來越廣泛地應(yīng)用于感染性疾病的溯源、檢測、分型和耐藥評估等各個方面,并且朝著快捷、經(jīng)濟的方向飛速發(fā)展[5]。2008年和 2011年,Palacios等[6]與 Xu 等[7]分別采用宏基因組及宏轉(zhuǎn)錄組發(fā)現(xiàn)了兩個臨床感染病例的新發(fā)病原體,分別為沙粒病毒和新型布尼亞病毒,開啟了宏基因組學(xué)測序(mNGS)技術(shù)在臨床感染中應(yīng)用的先例。由于mNGS不依賴于特定基因引物的序列擴增,而是將待測樣本的所有DNA或RNA混合測序,并通過將測序數(shù)據(jù)與病原體數(shù)據(jù)庫進行比對,獲得病原體的分類信息,因此能在較短的時間內(nèi)完成對樣本的無靶向檢測,單次即可檢測上千種病原體,檢測的病原體種類包含病毒、細(xì)菌、真菌和寄生蟲等[8-9]。
就現(xiàn)階段而言,受限于高昂成本,mNGS主要集中應(yīng)用于重大疾病、突發(fā)公共衛(wèi)生事件和特定病例人群,目前尚未納入常規(guī)臨床檢測[10]。此外,由于臨床測序檢測設(shè)備還未實現(xiàn)小型化、設(shè)備實驗條件的標(biāo)準(zhǔn)過高、臨床感染工作者對mNGS的認(rèn)知和接受程度不足,以及檢測結(jié)果的科學(xué)判讀證據(jù)與邏輯尚待證實等原因[11-14],mNGS臨床應(yīng)用開展仍不廣泛??梢灶A(yù)見,隨著測序技術(shù)的進步、測序成本的降低以及生物信息手段的提升,mNGS在臨床的應(yīng)用會逐漸廣泛開展起來[11]。因此,為了進一步促進和規(guī)范mNGS的合理應(yīng)用,兼顧社會經(jīng)濟負(fù)擔(dān),促進病原體的診斷、正確判讀檢測結(jié)果和意義,我們組織重癥、感染病學(xué)(含傳染病學(xué))和病原微生物學(xué)相關(guān)領(lǐng)域的專家共同研討并制定了本共識。由于本共識是總體指導(dǎo)意見,不進行具體證據(jù)分級。
1.1 檢測設(shè)施設(shè)備控制 必須按照《醫(yī)療機構(gòu)臨床基因擴增檢驗實驗室管理辦法》的相關(guān)規(guī)定開展臨床mNGS。檢測實驗室應(yīng)符合《醫(yī)療機構(gòu)臨床基因擴增檢驗實驗室工作導(dǎo)則》的相關(guān)規(guī)定。實驗室空氣潔凈度需要建立標(biāo)準(zhǔn)對照和監(jiān)測系統(tǒng),實驗室存在的背景微生物需要進行定期的匯總更新。測序設(shè)備需要采用獲得國家醫(yī)療器械注冊許可的測序平臺。
1.2 檢測實驗質(zhì)控 mNGS過程主要包括樣本處理(包含運輸)、核酸提取、文庫構(gòu)建、上機測序及數(shù)據(jù)比對與判讀。對于這些影響檢驗結(jié)果的關(guān)鍵過程,需要有相應(yīng)的質(zhì)控點,包括運輸過程保持低溫狀態(tài)、核酸提取質(zhì)量、文庫出庫濃度和片段分布大小、下機總數(shù)據(jù)量、有效數(shù)據(jù)量、測序質(zhì)量及數(shù)據(jù)分析可靠性等,任何不符合質(zhì)控標(biāo)準(zhǔn)的檢測都應(yīng)及時終止并重新檢測,或者在無法重新檢測的情況下,可提供預(yù)警,以供臨床參考。全流程的質(zhì)控標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)包含但不限于如下幾點:①每批次實驗中都應(yīng)該包括內(nèi)參和(或)陽性、陰性對照品。②內(nèi)參和(或)陽性對照品被有效檢出且檢測到的堿基序列片段數(shù)量應(yīng)該滿足實驗預(yù)期的檢測敏感度閾值。③對于不同類型的樣本,建議有基本的序列數(shù)據(jù)量。因為mNGS的科學(xué)原理是對臨床樣本中的所有核酸進行高通量測序,除了測試到樣本中包含的病原體序列信息外,一定也包含了人基因組或轉(zhuǎn)錄組的序列。由于臨床樣本中微生物的核酸含量遠(yuǎn)低于人核酸含量,通常不足人核酸含量的5%。因此,為了得到臨床可信的檢測結(jié)果,理論上需要將所有核酸都測試一遍,這就對測序的數(shù)據(jù)量提出了基本的要求。由于不同類型的臨床樣本中人宿主核酸的含量是不同的,因此對不同類型樣本的測試數(shù)據(jù)量的要求也不同。在主要代表類型樣本中,單位體積的人核酸含量排序為腦脊液<支氣管肺泡灌洗液<血漿<痰液<胸腹水,本共識推薦的高通量測序序列數(shù)依次為2 000萬條(20 million,20 M)、4 000萬條(40 million,40 M)、5 000萬條(50 million,50 M)、8 000萬條(80 million,80 M)、1億條(100 million,100 M)。對于痰液和胸腹水樣本,不僅是數(shù)據(jù)量需要增加,還需要進行適當(dāng)?shù)娜撕怂崛コ齺泶_保檢測的敏感度。④為確保序列比對的準(zhǔn)確性,避免因同源錯配導(dǎo)致的序列比對錯誤,建議測序序列讀長不少于50 bp(單端讀長50個堿基)。推薦采用臨床應(yīng)用級別的數(shù)據(jù)庫,對臨床病原體的不同種、不同型別有滿足需求的區(qū)分度。生物信息分析流程應(yīng)該有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn),自動化為主,人工糾錯為輔。建議mNGS結(jié)果報告應(yīng)涵蓋該批次實驗中的內(nèi)參、陰性和陽性對照品結(jié)果,并記錄相關(guān)質(zhì)控標(biāo)準(zhǔn),如測序質(zhì)量、單個樣本數(shù)據(jù)量、序列讀長、檢出的病原體序列數(shù)及相對豐度等。
1.3 測序結(jié)果的實驗室判讀控制 目前不同廠家測試產(chǎn)品的病原體檢測判讀閾值可能不同,因此下列標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)適用于所有二代測序病原體檢測流程。滿足質(zhì)控標(biāo)準(zhǔn)的合格的下機數(shù)據(jù)進入分析解讀流程后,應(yīng)遵循以下原則:①剔除試劑、環(huán)境中引入的假陽性病原體信息;②剔除比對流程中交叉引入的假陽性病原體信息;③報告病原體信息原則上準(zhǔn)確到種(檢出序列數(shù)極少、相似度極高的病原復(fù)合群和分節(jié)段分型的病毒等例外),同時也應(yīng)包含相應(yīng)的屬信息;④建議將臨床高度關(guān)注和健康者樣本中極少出現(xiàn)的病原體信息優(yōu)先呈現(xiàn)(即高度致病可能性),同時將某些部位(如呼吸道、皮膚、腸道等)的常見、低(或無)致病性病原體(定植菌等)獨立呈現(xiàn)。
1.4 數(shù)據(jù)庫建設(shè) 用于生物信息分析的數(shù)據(jù)庫構(gòu)建包括兩個內(nèi)容,即人源數(shù)據(jù)庫和病原體數(shù)據(jù)庫。人源數(shù)據(jù)庫收集需盡可能完整,不僅包含染色體基因組,還要包括線粒體等基因組、轉(zhuǎn)錄組及非編碼序列信息。病原體數(shù)據(jù)庫收錄的信息應(yīng)該覆蓋主要的病原體,且確保每條收錄的序列數(shù)據(jù)準(zhǔn)確完整。
2.1 不同病原體檢測方法的特點 臨床樣本中病原體的常規(guī)檢測范圍包括鑒定培養(yǎng)物中生長的微生物,通過血清學(xué)實驗檢測特定微生物的生物標(biāo)志物[如通過乳膠凝集進行抗原檢測或通過酶聯(lián)免疫吸附試驗(ELISA)進行抗體檢測],或通過分子生物學(xué)實驗進行單個或多重病原體特異核酸檢測。這些方法雖然多,并且可以組合應(yīng)用,對于常見高發(fā)感染也非常有效,但是它們都屬于試錯型,高度依賴于臨床醫(yī)生的判斷選擇。目前在重癥感染病例的診斷上,試錯型嘗試病原體檢測耗時較長,臨床總體陽性率也比較低。臨床mNGS的技術(shù)特點是能夠大范圍甚至是全方位試錯,為臨床醫(yī)生提供了一個快速的檢測手段。但目前由于新技術(shù)的成本較高,且mNGS與宏轉(zhuǎn)錄組學(xué)測序(mtNGS)存在差異,導(dǎo)致臨床敏感度與預(yù)期相對較低,簡單地增加成本投入能有效提高臨床敏感度。此外,臨床mNGS除了測序生化反應(yīng)外,還包含了病原體數(shù)據(jù)庫自動分析比對專家系統(tǒng),對于檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性也非常重要,故不是一個簡單的測序反應(yīng)。一線工作人員,尤其是從事重癥病例治療的醫(yī)生,需要對mNGS的臨床應(yīng)用有更多的了解,才能使mNGS更好地服務(wù)于臨床。
2.2 mNGS報告解讀規(guī)則 mNGS報告通過測序短序列的數(shù)量進行物種的鑒定,堿基序列片段數(shù)量越大,表明該物種在樣本中存在的可能性越高,但需要區(qū)分不同物種。同時需要考慮基因組的覆蓋度,覆蓋度與可信度呈正相關(guān),但并非呈線性正相關(guān)。
2.3 陰性結(jié)果的解讀 mNGS報告中的信息是經(jīng)過特定閾值過濾后的結(jié)果,如果是陰性報告,首先需要分析患者的具體情況,再研究除報告外的原始檢測結(jié)果,判斷是因為未達(dá)到閾值誤判,還是確實不存在病原體??梢愿鶕?jù)具體的臨床信息,在報告閾值之外考慮可能的原始檢出感染病原體,如胞內(nèi)感染菌。在陰性結(jié)果中,如果沒有進行RNA的宏基因組檢測(也稱為mtNGS),可能遺漏了以RNA為遺傳物質(zhì)的病毒,需進一步檢測宏轉(zhuǎn)錄組以明確病原體,如一種新型病毒性腦炎RNA病毒的發(fā)現(xiàn)[15],否則存在假陰性的可能。對于某個臨床樣本,mNGS和mtNGS都為陰性的情況下,且內(nèi)參檢測值提示該樣本中單位體積內(nèi)(通常為1 ml)已知最小病毒小于10個分子時,可以考慮陰性價值,即患者不存在感染性疾病,可能存在免疫性疾病和腫瘤等[16]。
2.4 陽性結(jié)果的解讀 因不同部位臨床樣本的背景微生物存在差異,故陽性的判讀需要建立閾值才可以將真陽性的病原體從背景微生物中分離出來。這些閾值可以包含一些指標(biāo),如檢出特定微生物序列的數(shù)量、歸一化為每百萬序列的相對值、檢出微生物的基因組覆蓋度及內(nèi)參對照的檢出等情況。但需要在相同的測序平臺、相同的實驗室進行比較,以排除平臺和環(huán)境差異帶來的影響。而當(dāng)某個鑒定達(dá)到陽性判斷閾值后,其增量與可靠性呈正相關(guān),但并不呈線性相關(guān),在未達(dá)到閾值時,其增量與鑒定可靠性呈指數(shù)正相關(guān)。因此,在判斷陽性時,達(dá)到閾值即可信。此外,在陽性報告中,如果有多種微生物大量存在,則應(yīng)結(jié)合定植微生物考慮假陽性物種。而針對一些常見病原體,需考慮并增加耐藥基因的檢測,以提供更多的臨床治療指導(dǎo)方案。
2.5 常見微生物檢測結(jié)果與臨床檢測結(jié)果不一致,且不能排除感染時,應(yīng)作為懷疑的依據(jù),再次送高通量檢測;如果高通量檢測的對應(yīng)病原體序列升高,則提示有非常見的微生物,與臨床信息吻合,應(yīng)選擇靶向抗感染治療。
2.6 非體內(nèi)正常定植菌的外來侵入性微生物在非感染部位出現(xiàn),一旦被檢出,即認(rèn)為是病原體。
2.7 對于區(qū)別背景微生物、病毒以及快速分裂期的微生物,mRNA的診斷價值有待進一步臨床觀察與研究加以證實。如果相應(yīng)mRNA序列數(shù)增加,則提示可能存在DNA病毒快速繁殖,要與病毒RNA 進行鑒別[17]。
2.8 延遲陽性 有一些病原體由于被吞噬細(xì)胞吞噬,經(jīng)一段時間裂解釋放核酸后才能被檢出,需考慮多次送檢。
2.9 物種差異判讀 不同的病原體類型對應(yīng)的閾值不同,應(yīng)分類解讀。
2.9.1 病毒 一些顯著區(qū)別于人基因組序列的病毒,如腺病毒和流感病毒等,有少量的特異序列檢出即可信,其閾值通常在3/100萬及以上即為可信;而一些與人源序列相似度高的病毒,如反轉(zhuǎn)錄病毒類,在檢出序列較少時,因無法判斷是否來自一些轉(zhuǎn)錄元件,只有更多序列檢出時才可信,其閾值通常需要超過1000/100萬,因為哪怕確實是某類反轉(zhuǎn)錄病毒,相對較少的檢出序列也更多指向其在人體內(nèi)是潛伏狀態(tài),而不是感染狀態(tài)。
2.9.2 真菌 真菌的基因組較大,并且存在較厚的細(xì)胞壁,因此在核酸提取的效率上會大打折扣,即使進行了一些破壁處理,其檢出的特異序列數(shù)仍然不會很多,因此對于真菌的鑒定,其閾值考慮在5/100萬以上,在達(dá)到100/100萬以前,其可信度隨序列數(shù)增加而增加。
2.9.3 細(xì)菌 對于一些細(xì)菌來說,要著重區(qū)分是定植菌、污染還是真正的病原菌。對于非胞內(nèi)感染菌,因不同細(xì)菌間存在同源相似性,菌種間可信閾值差異較大,并且因不同實驗室而有差異,因此鑒定報告應(yīng)給出具體菌種的陽性參考閾值,并列出背景菌作為參考;而對于胞內(nèi)感染菌,如結(jié)核分枝桿菌[18]和軍團菌的閾值相對較低,通常有1/100萬即可考慮可信,隨著序列數(shù)增加,其可信度逐漸增加,但達(dá)到30/100萬時,其增量不再有增加可信度的意義。
2.9.4 寄生蟲 因為目前寄生蟲的基因組參考數(shù)據(jù)庫種類不多,且寄生蟲生物的多樣性,作為真核生物,有很多與人基因組相似的元件,因此在判斷陽性時要特別要求序列的特異性。寄生蟲作為陽性判斷的閾值需在10/100萬以上,并且需要嚴(yán)格確認(rèn)序列的特異性。
2.10 罕見病原體的陽性價值 罕見病原體在報告中出現(xiàn)時,需要進一步確定其致病性及臨床特征,包括感染病灶的影像。罕見病原體的確認(rèn)需要進一步調(diào)查患者病史,以確定其為動物疫源[19]或者環(huán)境疫源[20]的流行病學(xué)證據(jù)。
2.11 污染與定植 在mNGS報告中,需要考慮取樣和樣本處理等環(huán)節(jié)帶來污染的可能性。例如:呼吸道肺泡灌洗液的樣本報告有大量的口腔菌,首先考慮取樣是否存在污染,其次考慮由于特殊原因造成的感染。但是如果存在非常多的背景微生物或者雜菌,且沒有1種或者幾種病原體占有主導(dǎo)量的優(yōu)勢,可以間接考慮患者免疫狀態(tài)嚴(yán)重破壞,需要引起治療和護理上的重視。
3.1 耐藥和突變的鑒定 目前,mNGS得到的微生物序列在整個樣本的總序列中占有極少的比例,通常不到5%,但鑒定的種類卻很多。因此,每種微生物的鑒定雖然有結(jié)果,但是基因組的覆蓋度卻很低,一般不到1%。在這樣的覆蓋度下難以鑒定基因水平的信息,如耐藥基因(ARGs)的鑒定和基因突變的鑒定。在純科研領(lǐng)域采用高深度的測序結(jié)合宿主背景微生物的扣除已經(jīng)實現(xiàn),但臨床應(yīng)用成本太高,不適合普及。因此,一種更有效、廉價的mNGS鑒定加耐藥鑒定將解決更多的臨床需求,目前有公司推出的升級產(chǎn)品在mNGS基礎(chǔ)上疊加耐藥基因檢測,可能是目前比較經(jīng)濟的過渡方法。
3.2 mtNGS 隨著技術(shù)的進一步發(fā)展,可以完成樣本宏轉(zhuǎn)錄組的檢測[21]。mtNGS技術(shù)是mNGS的進一步升級,是對樣本中所有轉(zhuǎn)錄組的高通量定量檢測。mtNGS技術(shù)對中樞神經(jīng)系統(tǒng)感染中病原體的鑒定能擴展到以RNA為遺傳物質(zhì)的病原體物種,如對腸病毒等RNA病毒的鑒定,這是mNGS無法達(dá)到的。另外,mtNGS技術(shù)是對檢測樣本所有轉(zhuǎn)錄組進行檢測,因此能夠?qū)颖局猩婕暗降娜梭w免疫細(xì)胞進行全部近2萬個基因的鑒定和定量,進一步可以分析細(xì)胞基因表達(dá)差異和代謝通路,體現(xiàn)細(xì)胞的免疫狀態(tài),展示病原體與宿主的相互作用,對疾病的診斷更加個體化和精準(zhǔn)化。當(dāng)然,該方法對技術(shù)和受檢樣本質(zhì)量的要求也更高,對技術(shù)環(huán)節(jié)的要求也更加嚴(yán)格。所以目前mtNGS的臨床應(yīng)用還落后于mNGS的應(yīng)用。
3.3 檢驗設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)缺失,多種因素對結(jié)果解讀的影響 mNGS的局限性在于該方法的敏感度與人源背景微生物水平有關(guān)。例如:組織相對于無細(xì)胞體液增加了人類宿主比例,微生物序列的數(shù)量和比例相應(yīng)減少,導(dǎo)致檢測敏感度降低[10]。因此,提升數(shù)據(jù)量,即加深測序深度是解決該問題的很好辦法,但這必將增加測試成本。同時,mNGS的整個運行流程還不夠簡化,操作較為復(fù)雜,相比單個或者多重的PCR檢測來說操作步驟更加復(fù)雜,對于檢測人員技術(shù)要求較高,測序儀器的差異對結(jié)果解讀也會帶來影響,而目前還沒有對于測序儀器應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn),不利于在臨床一線開展,因此,自動化平臺成為了臨床需求。自動化包括:①樣本處理;②文庫構(gòu)建;③高通量測序;④生物信息分析;⑤報告發(fā)送。有研究機構(gòu)已經(jīng)完成了②到⑤步驟,第一步樣本處理也已經(jīng)完成了相對簡單的血液、腦脊液等處理的自動化,但是感染性樣本類型繁雜,目前僅實現(xiàn)了血液等簡單樣本處理的自動化,還遠(yuǎn)不能滿足臨床需求。因此,更完善的自動化本地實驗室檢測將是更大的需求。完整的、有標(biāo)準(zhǔn)的一體機的使用將進一步推進mNGS在臨床的應(yīng)用。
3.4 mNGS時長的優(yōu)化 mNGS的臨床應(yīng)用已初步顯示出其廣譜鑒定病原體的有益效果,但目前很多方式都是在第三方實驗室集中檢測,需要將樣本寄送到指定實驗室,物流將花費整個檢測周期1/2甚至2/3的時間。因此,在有需求的醫(yī)療機構(gòu)開展mNGS病原體檢測,是直接有利于患者的簡單有效手段,這將給患者,尤其是重癥患者爭取1/2以上的檢測時間,在更短的時間內(nèi)得到病原體檢測結(jié)果[10,22-23]。
3.5 臨床數(shù)據(jù)和微生物基線 mNGS的高敏感度能夠得到全譜微生物,包括病原微生物和定植微生物。但是不同人群,如不同年齡、不同基礎(chǔ)疾?。ㄑ装Y性腸病和糖尿病等)人群,有著不同的背景微生物。雖然人體微生物組計劃已經(jīng)進行了超過10年[24-25],但對于目前臨床應(yīng)用來說,并沒有按照特定人群進行閾值調(diào)整,而是采用統(tǒng)一的檢測序列數(shù)標(biāo)準(zhǔn)[26]或者拼接序列數(shù)標(biāo)準(zhǔn)[27]。因此,不同人群的差異解讀、病例基線和臨床表型的具體生物標(biāo)志物及個體免疫的綜合作用,在未來應(yīng)被納入更多的重癥感染疾病診斷和治療當(dāng)中,以便建立個人微生態(tài)檔案,指導(dǎo)個體化鑒定和用藥,為個體感染性疾病及時提供病原體信息和診斷依據(jù)。快速精準(zhǔn)的床旁檢測為早期靶向治療、控制感染性疾病的傳播、節(jié)約感染性疾病治療費用和開拓廣闊的應(yīng)用前景創(chuàng)造了廣泛的社會效益與經(jīng)濟效益。
3.6 目前利用mNGS進行病原體鑒定還存在臨床應(yīng)用的一些問題,這些問題應(yīng)該在短期內(nèi)解決。
3.6.1 產(chǎn)品本身的標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化 當(dāng)前mNGS主要于第三方實驗室開展檢測,各機構(gòu)提供的產(chǎn)品性能尚無有效的監(jiān)管手段,商業(yè)利益驅(qū)動下部分檢測機構(gòu)將數(shù)據(jù)量降低到1 M~5 M,造成了大量的臨床假陰性。國家相關(guān)監(jiān)管部門已經(jīng)著手建立技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),對相關(guān)檢測產(chǎn)品進行規(guī)范化監(jiān)管勢在必行。
3.6.2 數(shù)據(jù)庫的完整性和準(zhǔn)確性 目前不同的檢測機構(gòu)都提供了自己的病原體數(shù)據(jù)庫,其完整性和準(zhǔn)確性缺乏統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn),因此,相關(guān)部門應(yīng)聯(lián)合主流檢測機構(gòu),進一步確定數(shù)據(jù)庫的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn),用于規(guī)范和提升mNGS的應(yīng)用。一些已經(jīng)發(fā)表的公共數(shù)據(jù)庫可以直接用于樣本的鑒定分析[28-29],但缺乏與臨床相結(jié)合,其軟硬件資源需求設(shè)定巨大,僅可用于科研。
3.6.3 算法的準(zhǔn)確性和快速化 mNGS報告通常含有多種病原體信息,其中不乏背景微生物。雖然這些微生物確實存在于樣本中,但是與疾病的關(guān)系并不能明確,這也加大了報告解讀的困難。更加準(zhǔn)確的病原體鑒定算法和更快的鑒定速度應(yīng)該是接下來努力的方向,快速、準(zhǔn)確地鑒定定植菌和病原體將給臨床應(yīng)用帶來革命性的突破。
目前mNGS只是病原體診斷新利器,是在其他臨床病原體檢測沒有結(jié)果的情況下才選擇的二線方法,盡管基于mNGS的病原體鑒定給臨床實驗室檢測帶來了新的技術(shù)和平臺,尤其針對重癥感染患者,無需經(jīng)驗嘗試的檢測過程給患者贏得了治療時間。但目前mNGS的病原體單次檢測費用仍然較高,且基于成本、報銷、時間及法規(guī)方面的考慮仍然是常規(guī)臨床實施的主要障礙[30]。對于重癥患者,尤其是重癥監(jiān)護病房(ICU)患者,快速全譜的病原體鑒定可爭取靶向治療時間,減少其他嘗試性藥物的使用,綜合治療費用可能更低。
目前,由于綜合考慮了時間與費用問題,每個臨床樣本的處理和mNGS病原體檢測的測序深度僅停留在相對較低的水平,因此其敏感度和功能也相對受限。一些非臨床的科學(xué)研究采取了極高深度的測序和優(yōu)化方法分析[31-33],這種不計成本的方法使得一些新的病原體被發(fā)現(xiàn)。而這些方法在將來隨著高通量測序費用的下降以及算法的優(yōu)化,在臨床應(yīng)用上也會實現(xiàn),包括但不限于直接在臨床樣本檢測到耐藥信息、新變異物種、定植和感染的區(qū)分等,為臨床解決更多的實際問題。
總體來說,在眾多的分子診斷技術(shù)中,mNGS作為一種全面的直接檢測方法,雖然目前的經(jīng)濟成本使mNGS不太可能在短期內(nèi)成為臨床一線檢測手段,但在疑難雜癥、危重癥、免疫缺陷等特殊人群中仍具有成為病原體診斷準(zhǔn)一線檢測手段的潛力,是一種非常有效的廣譜病原體篩查方法。此外,mNGS與傳統(tǒng)的分子、血清學(xué)檢測等方法在感染診斷的檢測中聯(lián)合使用可發(fā)揮關(guān)鍵作用[21]。
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