前沿文献 | 宏基因组二代测序在感染性疾病中的诊断价值
引言
感染性疾病始终严重威胁着人类健康。宏基因组二代测序(mNGS)不依赖培养，可以检出无法培养或难培养的病原体，无偏向性地检测样本中所有DNA，用于病原体的鉴定和分型。那么，相比于传统培养方法，mNGS有何不同呢？同济大学附属第十人民医院呼吸科王昌惠教授团队在《BMC Infectious Diseases》发表了一项研究结果，探讨了mNGS和传统培养方法的敏感性和特异性，mNGS阳性检出率与病情严重程度、住院天数、死亡率的关系。
01丨研究方法
研究纳入了109例于2018年10月至2019年12月在上海市第十人民医院住院的怀疑感染性疾病的成年患者mNGS结果和培养结果。根据最终诊断结果将病例分为感染组（ID）和非感染组（NID），并对诊断结果、阴性预测值、阳性预测值、假阳性率、假阴性率、病原体和标本类型进行了回顾性分析。进一步分析了93例确诊感染患者的标本及临床资料，探究mNGS阳性检出率与病情严重程度、住院天数和死亡率的相关性。
02丨研究结果
患者组成及样本类型
本研究样本中血液占33.9%，BALF占33.0%，组织占11.0%，其余分别为痰(8.3%)、胸腔积液(6.4%)、脑脊液(3.7%)、脓(1.8%)、骨髓(0.9%)和鼻拭子(0.9%) （图1A）。根据常规诊断分为感染（ID）组(92/109,84.4%)、非感染（NID）组(16/109,14.7%)和未知组(1/109,0.9%)。ID组患者大多为呼吸系统感染(73/109,67.0%),其次是血流感染(10/109,9.17%)，胸腔积液感染(6/109,5.50%)，中枢神经系统感染(6/109,5.50%)，心血管系统感染(2/109,1.83%)，眼睛、耳朵、鼻子、喉咙或口腔感染(2/109,1.83%)、皮肤和软组织感染(1/109,0.92%)，多病灶的感染(1/109,0.92%)、泌尿系统感染(1/109,0.92%)（图1B,C）。
图1. 患者组成及样本类型
mNGS与培养的诊断性能比较
mNGS诊断感染性疾病的阳性预测值和阴性预测值分别为分别为92.3%和27.5%。阳性似然比和阴性似然比分别为2.16和0.47。与培养方法相比，mNGS敏感性增加了约44% (67.4% vs 23.6%;P < 0.001)，特异性降低了12.5%，无统计学差异 (68.8% vs 81.3%;P =0.41)。
表1.mNGS的敏感性，特异性，阳性预测值和阴性预测值
mNGS和培养的病原体和样本差异
克雷伯杆菌(10/69)是最常见的病原体，其次是细菌(9/69)，曲霉(6/69)，假单胞菌(6/69)和EB病毒(6/69)（图2A）。在肺泡灌洗液，血液，组织和痰液样本类型中，我们发现与培养方法相比，mNGS具有更高的灵敏度。在胸水，脑脊液，脓液，骨髓和鼻拭子样本中，mNGS与培养的灵敏度没有明显差异（图2B）。
图2.（A）在感染性疾病中，培养方法、mNGS检测在不同病原体的分布；（B）mNGS和培养方法检测感染性疾病，不同样本的分布。
mNGS的潜在临床价值
1. mNGS检出病毒阳性对抗生素使用的影响
23例病人mNGS检出病毒，主要为HSV1、EBV、甲肝病毒和细环病毒，其中7例病人免疫功能不全。10例病人抗生素使用可能不合理，根据mNGS结果调整抗生素治疗后情况好转。
2.mNGS阳性对患者住院天数和生存期的影响
mNGS阳性患者相比mNGS阴性患者住院时间延长(176.63天vs150.96天，P=0.047)，28天死亡率升高(4.5% vs 0%，P=0.278)。mNGS阳性组患者的年龄更大、感染后免疫反应更强、且致病微生物检出序列数更高，可能使得mNGS阳性组患者病情状况更差，导致住院时间延长，28天死亡率升高，但两组平均存活时间无统计学差异，分别为176.64天和150.96天。
图3：mNGS阳性组和阴性组的生存曲线
03丨结论
1 | mNGS的敏感性高于培养，尤其在BALF、血液和痰标本类型中；对克雷伯氏菌、CMV和EBV的检测敏感性更高。 |
2 | 在感染性疾病中，mNGS阳性组的预后趋势较mNGS阴性组差，提示mNGS阳性患者的需要更加密切的临床关注。 |
3 | 基于以上发现，以及mNGS具有快速、受既往抗生素暴露影响小等优点，我们建议今后在病原菌早期诊断中更多地进行mNGS检测。 |
参考文献
Duan Hongxia,Li Xuan,Mei Aihong et al. The diagnostic value of metagenomic next⁃generation sequencing in infectious diseases.[J] .BMC Infect Dis, 2021, 21: 62.
唯菌论
扫码关注唯菌论
技术案例齐交流
点击“阅读原文”查看文献原文