纳米孔测序点亮传染病诊断的未来

假如你是西非的一名无国界医生，突然有一个孩子被送到你的诊所。他发热头痛，全身乏力。根据当时的环境和季节，最有可能的诊断是疟疾或埃博拉。时间就是生命，因为埃博拉病毒能够快速传播，需要尽快隔离。当然，精确诊断也很重要。若这个孩子得了疟疾，那么针对埃博拉病毒的治疗是完全无效的。

这是许多不发达地区的医生每天都要面对的真实场景。传染病可以通过医院、学校、游轮和食品加工厂迅速传播。尽管我们目前的监测系统在分离和鉴定微生物上相对有效，但是速度始终是重要的因素。

PCR、ELISA等分析能在传染病爆发时产生比较准确的临床评估结果，但它们都不能实时提供答案，一般需要几天。近年来，新一代测序（NGS）平台被广泛使用，以填补之前的诊断检测留下的缺口。不过，它们同样遇到时间的问题。如今，纳米孔测序技术给人们带来了希望。

最近，纳米孔测序引起了人们的广泛关注，这在很大程度上要归功于英国Oxford Nanopore Technologies公司的MinION测序仪。MinION是便携式的测序仪，比U盘略大，能够提供细菌、病毒等小型基因组的实时测序结果。

2014年6月，英国伯明翰大学的研究人员首次利用MinION测序仪，获得了9 kb的DNA序列，这段序列能够比对到铜绿假单胞菌（Pseudomonas aeruginosa）。这说明了纳米孔测序不仅有效，而且能够鉴定潜在的传染病爆发，因为铜绿假单胞菌是医院感染的常见原因。

几个星期后，伯明翰的研究小组接到了当地一家医院的电话，希望他们帮忙查查医院内沙门氏菌爆发的原因。这并不是普通的请求，在几周内提供数据。医院管理者希望尽快得到结果，就像联邦快递的次日达一样，这样他们才能更好地了解原因并控制感染。

幸运的是，这些研究人员拥有一台纳米孔测序仪。在15分钟内，这台设备能够检测医院送过来的一些样本中的沙门氏菌DNA。2小时内，研究人员能够确定16个样本中的大多数是来自同一次爆发。在将所获得的序列与公开的数据库比较之后，他们找到了源头 – 德国的一家鸡蛋供应商。

这清晰表明，由于设计简约、样品处理少、总体速度快，且能够提供长的序列读取，纳米孔测序代表了传染病检测的理想工具。如果我们回到故事的开头，我们将看到，纳米孔测序仪不仅能够区分患者是否带有埃博拉病毒，还能快速确定病毒的毒株和来源。

今年4月，欧洲移动实验室项目（EMLP）和美国NIH的团队就将一些纳米孔测序仪带到了西非埃博拉疫情的第一线。利用MinION测序仪，EMLP的团队在48小时内读取了14名患者的埃博拉基因组。他们能够帮助医生诊断患者，并快速绘制系统发育树，从而确定感染的源头。

“纳米孔有三个优点：速度、读长和便携，”AllSeq的联合创始人Shawn Baker博士认为。“这些特点使其能够很好地为传染病市场服务。尽管易用性上存在折衷，但在面对偏远地区的疾病爆发时，便携和快速运行能够真正起作用。”（生物通 薄荷）