感染是急危重癥患者死亡的主要原因之一。近年來，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、進展快、病原組成復雜等特點。如何在短時間內明確病原，是呼吸道感染早發(fā)現(xiàn)、早治療的關鍵。12月14日，深圳華大生命科學研究院（下稱“華大研究院”）聯(lián)合復旦大學附屬中山醫(yī)院（下稱“中山醫(yī)院”）通過對1000余例臨床宏基因組高通量測序診斷數(shù)據的分析，評估了4種呼吸道樣本的診斷效能，同時挖掘到不同診斷效能背后微生物組成特點，為臨床自動化分析提供有效解決方案。相關研究成果發(fā)表于BioMed Central出版社集團旗下學術雜志Respiratory Research。Respiratory Research官網截圖
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、抗原抗體分子技術等。與傳統(tǒng)實驗室診斷方法相比，華大推出的新型高通量測序診斷技術可完全脫離常規(guī)培養(yǎng)和偏倚性擴增，直接對樣本中的所有核酸進行高通量測序，具有檢驗時間短、靈敏度高、準確性高等特點。
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）精準醫(yī)學中心實驗室”。自實驗室成立以來，高通量測序病原檢測在感染領域發(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精準快速的病原學診斷，而高通量測序是其中代表性的檢測技術。”
目前，高通量測序診斷技術在臨床感染診斷中得到了大規(guī)模應用，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方法。但在實際操作過程中，仍然存在一些需要優(yōu)化與探索的方面。背景菌:
在閱讀檢測報告時，需結合樣本類型、微生物背景、患者臨床特征、傳統(tǒng)病原體檢測報告和輔助檢查等判斷是定植菌、背景菌還是致病菌。對于高通量測序檢測報告，測序機構必須盡可能提供檢測列表，而不是做出判斷，應由臨床醫(yī)生結合檢測結果和臨床病史做出判斷。胞內菌/真菌檢出率低:
胞內感染菌因釋放到體液中含量較少，導致檢測敏感性偏低；真菌具有較厚的細胞壁，核酸提取效率較低，導致臨床檢出率和敏感性較低。通常來說，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。在應用高通量測序診斷技術的過程中，中山醫(yī)院發(fā)現(xiàn)對于呼吸道感染病人提供的不同樣本類型，檢測結果的精確度也存在差異。研究團隊通過中山醫(yī)院本地化高通量基因檢測平臺（采用華大智造自主研發(fā)的DNBSEQ技術），完成了對2017至2019年臨床采集的1261例樣本的高通量測序工作。為探究最適合復雜呼吸道感染的高通量測序病原診斷樣本類型，并了解其背后的組學機制，華大研究院和中山醫(yī)院針對其中診斷剩余數(shù)據共同進行挖掘分析。此外，研究人員另辟蹊徑，開發(fā)了一個以生信多參數(shù)組合為解讀基礎的高通量測序病原分析流程。該自動化流程對于病原的預測水平與臨床醫(yī)生報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平臺的使用經驗和相關科研成果的發(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致病菌、分枝桿菌和真菌1。通過將高通量測序臨床解讀結果與臨床微生物學診斷金標準作比較，研究團隊發(fā)現(xiàn)高通量測序對于細菌的檢出優(yōu)于真菌。其中，肺泡灌洗液在常見病原菌檢出中表現(xiàn)最優(yōu)；痰液的結核檢出率最高。針對不同樣本類型的分析顯示，痰液中口腔微生物檢出相對較多；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性率。明確了肺泡灌洗液在高通量測序病原檢出上的優(yōu)勢之后，研究團隊進一步比較了肺泡灌洗液中的病原菌群，發(fā)現(xiàn)癌癥患者與對照人群的菌群存在顯著差異。此外，研究團隊通過數(shù)據集訓練的方式，找到了能有效擬合臨床診斷的生信診斷閾值標準。本次研究通過分析2017-2019年度上海中山醫(yī)院患者呼吸道樣本高通量測序數(shù)據，發(fā)現(xiàn)肺泡灌洗液是呼吸道感染病原高通量測序檢測的最佳樣本類型；宿主免疫狀態(tài)也是影響呼吸道微生物結構的因素之一。最后，研究再次印證了對于不同病原體進行不同的生信診斷閾值標準設定，可以有效識別呼吸道樣本中的致病病原，在提升數(shù)據利用度的同時，為臨床自動化分析提供了有效解決方案。
上海復旦大學附屬中山醫(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；上海復旦大學附屬中山醫(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。本研究已通過倫理和人遺審查，嚴格遵循相應法規(guī)和倫理準則。參考文獻：
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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