mNGS在感染性疾病诊断中的意义
20世纪90年代。首次利用第一代测序技术测定了流感嗜血杆菌的全基因组序列。这是人类历史上第一次使用测序技术,而且这种技术好像被封存了十几年。
一个人在被斩首之前,据说是不害怕的,会说一些“18年后他还是英雄”之类的豪言壮语。果不其然,18年后的2008年,澳大利亚3名来自同一个捐献者的不同器官接受者死于脑病相关疾病。传统的病原学、免疫学和分子生物学方法都没有检测到该病原体。通过新一代测序NGS分析了供体和受体的一些组织样本,这表明存在沙粒病毒感染,这后来通过其他方法得到了证实。因此,NGS首次应用于传染病的病原体检测。而下一代测序技术——宏基因组测序技术mNGS则发扬光大。
MNGS是对待测样本中的所有核酸成分进行“鸟枪式”大规模平行测序,然后通过测序数据的生物信息学分析,获得样本中完整的核酸序列信息。此外,阐明了诸如微生物的种类和数量的组成信息,以及诸如耐药性和毒力的特性或机制信息。MNGS不需要靶向扩增。不需要知道病原体基因组的序列信息,所以可以检测包括细菌、病毒、真菌、寄生虫在内的所有病原体,这就像战争中的地毯式轰炸。地毯式轰炸浪费弹药,地毯式测序浪费钱,mNGS一次收费3.5万,而且不在医保范围内。
三五千块钱,就一个病原微生物的名字,三个短字,不超过10的长字,用一个金字形容也不为过。既然病人花了这么多钱,医生也或多或少从中赚了点钱(记账费500左右),那就要研究一些测序的理论,更好的解读这份报告。
概念比较枯燥,不适合写很多科普方面的书。一本书一旦写出来,读者就不愿意读了。如果读者不愿意看科普,你在科普里会很孤独。在这里,我们将重点讨论一个相对丰度,它作为判断一个被感染病原体是什么的重要指标,受以下因素的显著影响:(1)病原体基因组大小的差异。(2)细胞壁成分对核酸提取效率影响较大,检测过程对难降解病原体(如真菌、结核等)的处理过程和质量干扰较大。)和不同病原核酸的相对丰度。(3)数据库的质量也影响样本中各致病核酸的相对丰度,导致检测结果与实际总量不一致。
地毯式轰炸的效果因地形不同而大相径庭。如果非洲大草原被轰炸,基本上,那些狮子没有一只能从斑马长颈鹿面前逃跑。如果轰炸复杂的荒山,穿山甲,黄鼠狼之类的都能活下来。同样,mNGS对不同部位传染性病原体的检测效率表现出很大的差异:对于呼吸道样本,mNGS可以检测865,438+0.7%-94.8%的培养阳性样本。对于中枢神经系统感染,MNGS只能检测出22.4%的常规检测方法(包括涂片、培养和血清免疫学检测)无法识别的病原体,却漏诊了44.8%的常规检测方法可以识别的病原体。所以在常见细菌病原体(尤其是可培养病原体)的检测灵敏度上可能不会有很大优势。
主要原因是控制报告时间和检测成本导致的测序深度有限,以及宿主核酸和污染核酸对检测和结果分析过程的干扰,将使NGS对常见病原体的检测灵敏度甚至低于常规培养方法。与努力提高常规检测方法(如高质量直接涂片染色镜检、免疫学检测等)的功效相比,),对于大多数临床微生物实验室来说,短时间内提高NGS的作用恐怕是比较困难的。
另一个更发自内心的消息是,这份报告中所谓的病原体,我们花一千块钱买来的,可能并不是真正的病原体,而是误导了治疗。这就好比英雄们用生命和鲜血换来的信息,原来是假信息。相反,我们的部队陷入了敌人的包围圈。有一种方法是利用测序获得的生物信息,分析病原菌的粘附、侵袭、免疫逃逸、产毒等与致病能力相关的遗传特征。利用生物信息学技术分析临床标本的全序列数据。以医学微生物学、免疫学和传染病理论为基础,推测不同的病原菌在感染的发生发展中起作用,有助于区分正常菌群、定植和感染,这就要求医生是微生物学家、免疫学家和生物学家。据我所知,生物学家绝对不屑做医生,都忙着研发各种疫苗赚大钱。
这就是我想说的关于mNGS在传染病诊断中的意义。除了以上缺点,其他都是优点。