Nature Medicine:体液中有哪些病原体?宏基因组测序轻松揪出

【字体: 时间:2020年11月11日 来源:生物通

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  近日,加州大学旧金山分校的Charles Chiu及其同事开发出一种病原体鉴定的新方法。利用Illumina或纳米孔测序,他们能够从来自不同类型的体液样本中快速鉴定出病原体。

  

快速确定患者感染的原因,正是医生梦寐以求的事情。他们能够以此为依据来开处方。然而,病菌培养需要一定的时间,而PCR检测又需要对病菌有一定的了解,因此医院未必能够快速准确地鉴定病原体。

近日,加州大学旧金山分校的Charles Chiu及其同事开发出一种病原体鉴定的新方法。利用Illumina或纳米孔测序,他们能够从来自不同类型的体液样本中快速鉴定出病原体。这种方法于11月9日发表在《Nature Medicine》杂志上。

研究人员指出,这种宏基因组新一代测序(mNGS)方法在检测细菌时具有出色的灵敏度和特异性。此外,检测结果可在短短六小时内交付。“在诊断体液中的未知感染时,快速的mNGS检测是大有潜力的工具,”Chiu及其同事在文中写道。

研究人员从158名患者中采集了多个体液样本,比如脓肿、胸腔积液和脑脊液。其中,127个样本在培养中呈阳性,9个样本在培养中呈阴性但PCR呈阳性,还有34个作为阴性对照。

之后,他们将先前开发的mNGS检测方案应用于这些样本。他们指出,此检测方案与Oxford Nanopore和Illumina的测序平台都兼容,可分析所有体液类型,并且可在临床微生物学实验室中自动化完成。通过SURPI(基于序列的超快速病原体鉴定)软件对产生的序列进行分析,能够确定有哪些病原体存在。

研究人员发现,利用Illumina测序平台来检测细菌时的灵敏度为79%,特异性为91%;利用纳米孔测序方法检测时的灵敏度为75%,特异性为81%。根据样本类型的不同,检测性能会略有差异,其中脑脊液样本的准确性最高。

此外,他们还指出,纳米孔测序最快可以在50分钟内开始返回结果,从样本到答案的平均周转时间为6小时。同时,Illumina测序的平均周转时间大约为24小时。

只有一个阴性对照在通过mNGS方法检测时出现假阳性。至于假阴性的病例,金黄色葡萄球菌是最常见的漏诊细菌。研究人员认为,金黄色葡萄球菌的检测灵敏度较低,尤其是通过纳米孔测序,这可能是由于人类宿主DNA的背景较高。

据他们介绍,这种mNGS方法还可以检测真菌病原体。利用Illumina测序检测真菌时的灵敏度为91%,特异性为89%;利用纳米孔测序检测时的灵敏度为91%,特异性达到100%。

“总的来说,我们在此展示了mNGS检测可将常规诊断检测的范围扩展到多种类型的体液,”Chiu及其同事写道。“利用纳米孔测序可以实现不到六小时的快速周转,这对于脓毒症和肺炎等需要快速反应的感染是必不可少的。”(生物通 薄荷)

原文检索

Gu, W., Deng, X., Lee, M. et al. Rapid pathogen detection by metagenomic next-generation sequencing of infected body fluids. Nat Med (2020). https://doi.org/10.1038/s41591-020-1105-z

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