mNGS技术的临床应用现状

传统微生物学诊断技术主要包括分离培养、免疫学检测及微生物核酸（DNA或RNA）检测，然而受时效性、准确性及有限病原体检测范围的限制，传统微生物学检测技术难以满足临床复杂多变的病原体检测需求。宏基因组高通量测序（mNGS）技术是对标本中全部核酸进行高通量测序，并通过生物信息学分析以识别标本中病原体的检测方法。 

近年来，mNGS技术凭借不依赖传统微生物培养、病原体覆盖广及无须预先假设存在的病原体等优势，已成功应用于多种类型临床感染性疾病的病原体诊断，新发、突发传染病的调查，耐药基因检测以及宿主免疫应答分析等领域。本文将介绍近期mNGS技术的临床应用现状。 

1. 新生儿和儿童败血症病因学表征

哥伦比亚拉萨瓦纳大学医学院儿科的研究团队介绍了儿童和新生儿败血症是这些年龄组死亡和发病的主要原因之一。准确、早期的病因识别对于指导抗生素治疗、提高生存率、减少并发症和后遗症至关重要。目前的鉴定基于培养依赖的方法，其在临床实践中的使用存在许多局限性，而且结果的获得也比较延迟。下一代测序能够同时快速、准确、公正地鉴定生物样本中的多种微生物。因此，通过mNGS技术表征新生儿和儿童败血症的病因。

纳入5项研究，共462例患者。根据纳入研究的数据，结果发现mNGS可以改善新生儿和儿童败血症的病因学鉴定，特别是在培养阴性和鉴定异常微生物（难以在培养物中生长的细菌、病毒、真菌和寄生虫）的情况下。使用这项技术的进一步研究将有可能改善抗生素的合理使用。

2. 中枢神经系统感染

中山大学附属第一医院神经内科的研究团队回顾性分析了79例疑似中枢神经系统（CNS）感染的患者并进行了mNGS。探讨mNGS在病原体鉴定和指导抗生素治疗调整方面的价值。分析了发病后开始mNGS的时间与90天随访后格拉斯哥结果量表（GOS）评分之间的关系。 79例疑似重症中枢神经系统感染病例中，最终确诊50例。在以往常规实验室检测的基础上，mNGS进一步促进了23例（47.9%）病原体的准确鉴定。该研究中mNGS检测的敏感性、特异性和准确性分别为84.0%、79.3%和82.3%。此外，mNGS促进了38例（48.1%）患者经验性抗生素治疗的调整。发病后服用mNGS的时间与90天随访后的GOS呈不显著的弱正相关。 mNGS有助于准确识别可疑严重中枢神经系统感染的病原体，对于疑似严重中枢神经系统感染的患者，应尽早采取措施，改善临床预后。

3. 口腔厌氧菌引起的脑膜炎

首都医科大学宣武医院神经内科的研究团队报告了一例由口腔厌氧菌引起的中年女性脑膜炎病例。患者女，58岁，因发热、头痛21天、左肢无力2天入院。血细胞计数（11.73×10⁹/L）、中性粒细胞计数（9.22×10⁹/L）和高敏C反应蛋白水平（>5.00mg/L）升高。大脑计算机断层扫描（CT）显示：新的右侧丘脑梗死。颅脑增强磁共振成像（MRI）显示：右侧侧脑室旁及右侧丘脑梗死，双侧侧脑室枕角异常信号增强。此外，脑增强核磁共振（NMR）扫描提示：脑底部脑膜增厚和增强，伴有脑膜炎改变。颈部CT血管造影（CTA）显示：动脉硬化改变。mNGS结果显示：患者脑脊液（CSF）中检出短链真杆菌、牙龈卟啉单胞菌、具核梭杆菌和Torque teno病毒。诊断为口腔厌氧菌感染引起的化脓性脑膜炎，给予甘露醇、头孢曲松、万古霉素治疗，症状减轻。随后转入感染科，接受头孢曲松联合甲硝唑（抗厌氧菌）、甘露醇（降颅内压）治疗。症状有所好转，随后接受康复治疗。结果表明：mNGS可以准确检测传染病的病原体。

4. 尿路感染

美国德克萨斯大学的研究团队介绍了尿路感染（UTI）仍然是一个诊断挑战，并且常常导致抗生素的过度使用。尽管尿培养是尿路感染诊断的金标准，但一些尿路病原体可能会导致假阴性或不确定的结果。虽然PCR检测速度快且灵敏度高，但其诊断率仅限于目标微生物宏基因组下一代测序（mNGS）是一种无假设的方法，具有破译尿路生物组的潜力。

研究收集了47份临床疑似UTI的尿液样本，并通过微生物培养、PCR和mNGS平行检测了每个样本，对结果进行了比较分析。并使用Explify®数据分析平台对潜在致病性的累积微生物种群进行表型分类。结果显示：微生物培养、PCR和mNGS三种方法分别鉴定出13种、19种和62种微生物。可见，mNGS可以通过Explify®等生物信息平台轻松地同时对生物体进行定量和表型分类，为及时、准确的经验性UTI治疗提供解剖和定量结果。

5. 双重生殖器疱疹合并感染

新加坡国立大学的研究团队介绍了HSV-1和HSV-2双重感染很少见，文献报道的病例也很少。该研究进行了mNGS作为确认双重生殖器疱疹合并感染的快速替代方法的成功应用。病例涉及一名74岁女性，出现生殖器病变，最初通过Luminex ARIES HSV 1&2检测出HSV-1 和HSV-2 呈阳性。整个mNGS过程，从核酸提取到结果分析，在不到48小时内完成。使用mNGS识别了HSV-1或HSV-2特异的映射读数，并筛选了序列以排除Luminex ARIES测定中的错误基因分型。值得注意的是，生成的序列可以揭示多个基因区域内的序列变异，证明了mNGS在识别新的HSV-1和HSV-2变体方面的潜力。研究结果表明，mNGS可以作为双生殖器疱疹感染的快速可靠的替代确认方法，为指导患者采取适当的治疗方案提供有价值的信息。通过消除对病原体先验知识的需要，mNGS提供了一种检测和表征病毒合并感染的公正方法。

 

文献来源

[1] Metagenomics by next-generation sequencing (mNGS) in the etiological characterization of neonatal and pediatric sepsis: A systematic review. Front Pediatr. [2023-03-30]. DOI:10.3389/fped.2023.1011723

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