病菌、抗生素与NGS

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病菌与抗生素

公元1347年，一场瘟疫在西西里群岛爆发，随后迅速席卷欧洲。在短短的20年间里便有2500万欧洲人因此丧生。患者皮肤出现黑斑，死亡过程非常痛苦，这种疾病因此得名“黑死病”。在其后的300余年里黑死病在欧洲又多次卷土重来，经统计，共有多达2亿人死于黑死病，黑死病的肆虐给欧洲的中世纪蒙上了更加黑暗的面纱。公元十九世纪，霍乱席卷整个印度次大陆，百年间一共肆虐了6次，仅在印度就造成了3800万人死亡。

黑死病和霍乱的致病微生物都是细菌。如今细菌已经很少造成全球性的传染病大流行，这种转变主要源于抗生素的发现和使用。1928年，弗莱明发现青霉素，开启了抗生素应用的新纪元。1944年，瓦克斯曼发现了一种全新的抗生素——链霉素。链霉素对青霉素无法对抗的革兰氏阴性菌和分枝杆菌有很好的杀伤效果，尤其是对肺结核治疗掀起了一场革命。1948年四环素被发现，成为第一种可以在未确诊情况下即可使用的广谱抗生素。1956年礼来公司发现了万古霉素，它对革兰氏阳性菌的细胞壁、细胞膜和RNA具有三重杀伤力，不容易诱导细菌产生抗药性，因此称为抗生素最后的武器。

抗生素与耐药菌

近一个世纪以来，抗生素作为对抗感染的有力武器被广泛使用在医疗、食品、畜牧养殖等行业中。但抗生素的滥用也导致了病菌在选择压力下持续进化，不同程度地获得了抵抗抗生素的能力。曾经对金黄色葡萄球菌疗效显著的青霉素，在当今环境下单独使用的有效率仅存1%。更令人担忧的是，大量细菌进化出了抗生素的多重耐药性，这些顽固细菌被称为“超级细菌”。如耐甲氧西林金黄色葡萄球菌、耐多药肺炎链球菌、万古霉素肠球菌、多重耐药性结核杆菌、艰难梭状芽孢杆菌等。

为应对超级细菌的诞生和蔓延，我国近年来不断出台政策限制抗生素的滥用。

2012年，《抗菌药物临床应用管理办法》正式实施，当时被人们称为"史上最严限抗令"。随后几年国家又多次发文，不断提高抗菌药物使用门槛和监管力度。在一系列新环境和新政策下，如何准确诊断病原微生物并精准治疗无疑成为了当今时代的重大挑战。

病原检测新技术：NGS

自20世纪70年代，Sanger测序被发明以来，测序技术彻底改变了生物学研究的轨迹。2004年，人们通过Sanger技术完成了人类基因组序列测定。但一代Sanger测序的通量较小，成本较高，难以应用到医疗领域。2005年诞生的“下一代测序 (NGS)”相比Sanger测序具有通量高、时间短、性价比高等显著优势，使得测序走向一线临床成为现实。

NGS技术因其明显的优势迅速获得了广泛的应用。

mNGS技术仅需要取少量病人样本（如血液、唾液或尿液等）即可快速、无偏倚的检出多种微生物，完成病原菌的鉴定工作，为疑难危重症及罕见病原体感染的诊断提供了有利的支持。
mNGS技术可以检测病原体携带的抗生素耐药性基因。研究表明，NGS技术相比qPCR能够更加准确、广泛的发现病菌的耐药基因。这对于指导抗生素临床使用同样具有参考价值。
mNGS技术在临床上不仅可以诊断细菌引发的感染，对于寄生虫、病毒、真菌等病原体同样有效。此外，NGS技术在传染病溯源、追踪传染病传播链等方面也发挥着越来越的作用。

当然，NGS全面进入临床仍然面临一些挑战，比如检测成本、文库构建流程繁琐、操作难度较高等。

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