感染是急危重癥患者死亡的主要原因之一。近年來(lái)，隨著新發(fā)和耐藥病原的出現(xiàn)，以及免疫抑制人群的逐漸增多，感染的發(fā)病率和死亡率居高不下。其中，呼吸道感染是臨床最常見(jiàn)的感染類型之一，流感、新冠肺炎都屬于呼吸道感染疾病，通常具有發(fā)病急、進(jìn)展快、病原組成復(fù)雜等特點(diǎn)。如何在短時(shí)間內(nèi)明確病原，是呼吸道感染早發(fā)現(xiàn)、早治療的關(guān)鍵。12月14日，深圳華大生命科學(xué)研究院（下稱“華大研究院”）聯(lián)合復(fù)旦大學(xué)附屬中山醫(yī)院（下稱“中山醫(yī)院”）通過(guò)對(duì)1000余例臨床宏基因組高通量測(cè)序診斷數(shù)據(jù)的分析，評(píng)估了4種呼吸道樣本的診斷效能，同時(shí)挖掘到不同診斷效能背后微生物組成特點(diǎn)，為臨床自動(dòng)化分析提供有效解決方案。相關(guān)研究成果發(fā)表于BioMed Central出版社集團(tuán)旗下學(xué)術(shù)雜志Respiratory Research。Respiratory Research官網(wǎng)截圖
臨床上鑒定病原的方法有很多種，包括菌株培養(yǎng)、染色鏡檢、抗原抗體分子技術(shù)等。與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室診斷方法相比，華大推出的新型高通量測(cè)序診斷技術(shù)可完全脫離常規(guī)培養(yǎng)和偏倚性擴(kuò)增，直接對(duì)樣本中的所有核酸進(jìn)行高通量測(cè)序，具有檢驗(yàn)時(shí)間短、靈敏度高、準(zhǔn)確性高等特點(diǎn)。
2015年10月，中山醫(yī)院與華大合作成立“中（中山醫(yī)院）華（華大基因）精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)中心實(shí)驗(yàn)室”。自實(shí)驗(yàn)室成立以來(lái)，高通量測(cè)序病原檢測(cè)在感染領(lǐng)域發(fā)揮了巨大作用，造福了大量急危重癥患者。中山醫(yī)院感染病科主任胡必杰教授表示：“做好感染性疾病救治工作的核心離不開(kāi)精準(zhǔn)快速的病原學(xué)診斷，而高通量測(cè)序是其中代表性的檢測(cè)技術(shù)。”
目前，高通量測(cè)序診斷技術(shù)在臨床感染診斷中得到了大規(guī)模應(yīng)用，滿足了臨床早期病原診斷需求，為臨床早期明確感染病原提供了最新檢測(cè)方法。但在實(shí)際操作過(guò)程中，仍然存在一些需要優(yōu)化與探索的方面。背景菌:
在閱讀檢測(cè)報(bào)告時(shí)，需結(jié)合樣本類型、微生物背景、患者臨床特征、傳統(tǒng)病原體檢測(cè)報(bào)告和輔助檢查等判斷是定植菌、背景菌還是致病菌。對(duì)于高通量測(cè)序檢測(cè)報(bào)告，測(cè)序機(jī)構(gòu)必須盡可能提供檢測(cè)列表，而不是做出判斷，應(yīng)由臨床醫(yī)生結(jié)合檢測(cè)結(jié)果和臨床病史做出判斷。胞內(nèi)菌/真菌檢出率低:
胞內(nèi)感染菌因釋放到體液中含量較少，導(dǎo)致檢測(cè)敏感性偏低；真菌具有較厚的細(xì)胞壁，核酸提取效率較低，導(dǎo)致臨床檢出率和敏感性較低。通常來(lái)說(shuō)，呼吸道感染病人送檢的樣本類型可選擇痰液、肺泡灌洗液、胸腔積水等。在應(yīng)用高通量測(cè)序診斷技術(shù)的過(guò)程中，中山醫(yī)院發(fā)現(xiàn)對(duì)于呼吸道感染病人提供的不同樣本類型，檢測(cè)結(jié)果的精確度也存在差異。研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)中山醫(yī)院本地化高通量基因檢測(cè)平臺(tái)（采用華大智造自主研發(fā)的DNBSEQ技術(shù)），完成了對(duì)2017至2019年臨床采集的1261例樣本的高通量測(cè)序工作。為探究最適合復(fù)雜呼吸道感染的高通量測(cè)序病原診斷樣本類型，并了解其背后的組學(xué)機(jī)制，華大研究院和中山醫(yī)院針對(duì)其中診斷剩余數(shù)據(jù)共同進(jìn)行挖掘分析。此外，研究人員另辟蹊徑，開(kāi)發(fā)了一個(gè)以生信多參數(shù)組合為解讀基礎(chǔ)的高通量測(cè)序病原分析流程。該自動(dòng)化流程對(duì)于病原的預(yù)測(cè)水平與臨床醫(yī)生報(bào)告解讀水平基本一致。基于中山醫(yī)院本地化感染病原高通量基因檢測(cè)平臺(tái)的使用經(jīng)驗(yàn)和相關(guān)科研成果的發(fā)現(xiàn)，本次研究將病原分為3大類：非分枝桿菌屬的臨床常見(jiàn)致病菌、分枝桿菌和真菌1。通過(guò)將高通量測(cè)序臨床解讀結(jié)果與臨床微生物學(xué)診斷金標(biāo)準(zhǔn)作比較，研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)高通量測(cè)序?qū)τ诩?xì)菌的檢出優(yōu)于真菌。其中，肺泡灌洗液在常見(jiàn)病原菌檢出中表現(xiàn)最優(yōu)；痰液的結(jié)核檢出率最高。針對(duì)不同樣本類型的分析顯示，痰液中口腔微生物檢出相對(duì)較多；肺和胸水的物種較類似，多為環(huán)境污染菌；而肺泡灌洗液中物種的類型可涵蓋其他3種樣本所檢出的，意味著肺泡灌洗液能保證呼吸道微生物的檢出陽(yáng)性率。明確了肺泡灌洗液在高通量測(cè)序病原檢出上的優(yōu)勢(shì)之后，研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步比較了肺泡灌洗液中的病原菌群，發(fā)現(xiàn)癌癥患者與對(duì)照人群的菌群存在顯著差異。此外，研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)數(shù)據(jù)集訓(xùn)練的方式，找到了能有效擬合臨床診斷的生信診斷閾值標(biāo)準(zhǔn)。本次研究通過(guò)分析2017-2019年度上海中山醫(yī)院患者呼吸道樣本高通量測(cè)序數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)肺泡灌洗液是呼吸道感染病原高通量測(cè)序檢測(cè)的最佳樣本類型；宿主免疫狀態(tài)也是影響呼吸道微生物結(jié)構(gòu)的因素之一。最后，研究再次印證了對(duì)于不同病原體進(jìn)行不同的生信診斷閾值標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定，可以有效識(shí)別呼吸道樣本中的致病病原，在提升數(shù)據(jù)利用度的同時(shí)，為臨床自動(dòng)化分析提供了有效解決方案。
上海復(fù)旦大學(xué)附屬中山醫(yī)院胡必杰主任和華大研究院李俊樺研究員為論文的共同通訊作者；上海復(fù)旦大學(xué)附屬中山醫(yī)院繆青醫(yī)生、華大研究院梁天柱老師、裴娜博士和劉春嬌博士為論文共同第一作者。本研究已通過(guò)倫理和人遺審查，嚴(yán)格遵循相應(yīng)法規(guī)和倫理準(zhǔn)則。參考文獻(xiàn)：
1. Miao Q, Ma Y, Wang Q, et al. Microbiological Diagnostic Performance of Metagenomic Next-generation Sequencing When Applied to Clinical Practice. Clin Infect Dis?2018; 67(suppl_2): S231-S40.
編輯：李麗
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