探寻重症社区获得性肺炎预后 “密码”:BALF、血液 mNGS 与 PBMC 转录组学的联合解析

【字体: 时间:2025年05月10日 来源:Scientific Reports 3.8

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  社区获得性肺炎(CAP)严重威胁健康,重症 CAP(SCAP)病死率高。研究人员开展多中心前瞻性研究,用 BALF 和血液宏基因组二代测序(mNGS)及 PBMC 转录组学分析。发现多种微生物和转录组生物标志物与预后相关,为精准治疗提供依据。

  社区获得性肺炎(Community - acquired pneumonia,CAP)是全球常见的呼吸道传染病,严重影响人们的健康,每年都有大量患者因此住院。而重症社区获得性肺炎(Severe community - acquired pneumonia,SCAP)更是在重症监护病房中频繁出现,其 30 天或 6 个月的病死率高达 27% 和 39% 。目前,传统的病原体检测方法存在局限性,总病原体检测率不到 50%,这可能导致抗感染治疗延迟或不足,从而使患者预后变差。同时,现有的评分系统虽然能区分轻度和重症 CAP,但仍难以准确预测 SCAP 患者的预后。为了解决这些问题,来自上海交通大学医学院附属瑞金医院、上海交通大学医学院附属上海总医院等 8 家医院的研究人员开展了一项多中心前瞻性研究。
该研究旨在通过综合分析微生物组、转录组、临床特征和实验室指标,寻找与 SCAP 患者疾病预后和严重程度相关的新型生物标志物。研究结果发表在《Scientific Reports》上。
研究人员用到的主要关键技术方法包括:一是样本采集,收集 89 例 CAP 患者(14 例轻度 CAP 和 75 例 SCAP)的外周血单个核细胞(Peripheral blood mononuclear cells,PBMC)、支气管肺泡灌洗液(Bronchoalveolar lavage fluid,BALF)和血液样本;二是检测技术,对样本进行常规微生物检测(Conventional microbiological tests,CMTs)、BALF 和血液的 DNA + RNA 宏基因组二代测序(Metagenomic next - generation sequencing,mNGS)以及 PBMC 的 RNA 测序;三是数据分析,运用多种生物信息学方法对测序数据进行分析,并通过统计学方法比较不同组间的差异。

研究结果如下:

  1. 患者基线特征:共纳入 89 例患者,其中 32 例 SCAP 患者在 30 天内死亡。SCAP(死亡)组患者年龄更大,过敏史、合并症和脑血管疾病的发生率更高,且更常使用无创机械通气。
  2. 实验室检查结果:随着 CAP 严重程度增加,白细胞计数、中性粒细胞计数等指标先升高后降低,淋巴细胞计数和总蛋白持续下降。同时,一些指标如纤维蛋白降解产物(Fibrin degradation products,FDP)、D - 二聚体等与 CAP 严重程度和不良预后呈正相关。
  3. 病原体检测结果:BALF mNGS 在检测细菌、真菌和 DNA 病毒方面表现更优,尤其在 SCAP 患者中。不同诊断方法检测出的病原体谱在轻度 CAP、SCAP(幸存者)和 SCAP(死亡)患者中存在差异。Pneumocystis jirovecii、Candida albicans 等微生物与不良预后相关。
  4. 转录组分析结果:SCAP(死亡)与轻度 CAP 患者相比,有 431 个差异表达基因(Differentially expressed genes,DEGs)。OTOF、MS4A4A 等基因可能是预测 SCAP 严重程度和不良预后的潜在生物标志物。基因本体(Gene Ontology,GO)和京都基因与基因组百科全书(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes,KEGG)通路富集分析以及基因集富集分析(Gene Set Enrichment Analysis,GSEA)揭示了免疫和代谢通路在 SCAP 中的重要作用。

研究结论和讨论部分指出,BALF mNGS 在病原体检测方面优于血液 mNGS,且其检测细菌的效率受疾病严重程度影响,因此推荐 BALF mNGS 与 CMTs 联合用于 SCAP 诊断。微生物组生物标志物如 P. Jiroveci、C. striatum 等,以及转录组生物标志物如 OTOF、MS4A4A 等与 SCAP 不良预后相关。GSEA 和传统 GO/KEGG 分析确定了 SCAP(死亡)患者关键的免疫和代谢失调通路,这些发现为个性化治疗提供了分子病理学基础,有助于提高对 SCAP 的认识和治疗水平,对改善患者预后具有重要意义。

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