Hologic Panther Fusion 仅用于研究目的的检测方法在胃肠道细菌病原体检测中的评估

《Journal of Clinical Microbiology》：Evaluation of the Hologic Panther Fusion investigational use only assays for gastrointestinal bacterial pathogens

胃肠病原体检测的Hologic Panther Fusion GI检测方法与Verigene EP、BioFire GI的对比研究表明，三者在主要病原体（如沙门氏菌、弯曲杆菌）检测中PPA和NPA均超过95%，但Fusion GI在Yersinia enterocolitica检测中PPA为72.2%，部分假阴性可能与冻存样本核酸降解有关。

　　在当今医疗诊断领域，胃肠道感染的病原体检测技术正在经历重要的变革。传统的检测方法，如培养和抗原检测，虽然在历史上发挥了重要作用，但它们通常存在耗时、费力以及灵敏度和特异性不足的问题。随着分子生物学技术的快速发展，多重分子检测面板逐渐成为一种高效、准确的替代方案，能够同时检测多种病原体。本研究对三种用于检测胃肠道细菌病原体的分子检测面板进行了评估，包括Hologic Panther Fusion GI Bacterial和Expanded Bacterial（Fusion GI Bac）试验性使用面板、Verigene Enteric Pathogens（Verigene EP）以及BioFire FilmArray Gastrointestinal（BioFire GI）面板。这些检测方法均采用多重PCR技术，但各自在检测策略、检测目标和操作流程上有所不同。通过评估这些面板在实际应用中的表现，我们希望为临床实验室提供有价值的信息，帮助其选择最适合的检测方法。

### 检测方法的背景与重要性

胃肠道感染是全球范围内导致显著发病率和死亡率的常见疾病之一。准确快速地识别病原体对于个体患者的治疗和公共卫生监测至关重要。传统方法，如使用特定选择性和差异性培养基进行粪便培养，需要较长时间才能得出结果，且可能因操作复杂而影响检测效率。此外，这些方法在检测某些罕见病原体时可能不够敏感，导致诊断延迟，影响患者的及时治疗。因此，随着技术的进步，分子检测方法因其快速的检测速度、高灵敏度和特异性，逐渐成为主流。

多重分子检测面板能够在单次检测中同时识别多种病原体，这不仅提高了检测效率，还减少了检测过程中所需的样本数量和操作步骤。这些面板通常用于检测常见的胃肠道病原体，包括细菌、病毒、寄生虫和真菌。在一些情况下，这些检测方法还能检测到其他类型的感染，如呼吸道感染、败血症或脑膜炎。目前，市场上已有多种商用多重检测面板，例如Verigene EP、BioFire GI、Qiagen QIAstat-Dx、Luminex xTag Gastrointestinal Pathogen Panel（GPP）、Biocode GPP和BD Max Enteric Panels。这些方法相比传统方法具有显著优势，包括缩短检测报告时间、检测多种病原体的共感染情况、提高阴性预测值，避免不必要的治疗和感染控制措施，以及降低操作时间和人力成本。

### 研究设计与样本分析

本研究采用单中心、回顾性与前瞻性相结合的方式，对三种检测面板在检测特定细菌病原体方面进行了比较分析。研究涉及的病原体包括沙门氏菌、志贺氏菌/肠侵袭性大肠杆菌（EIEC）、弯曲杆菌、志贺毒素产生型大肠杆菌（STEC）、霍乱弧菌和小肠结肠炎耶尔森菌（Y. enterocolitica）。此外，还对大肠杆菌O157和副溶血性弧菌（Plesiomonas shigelloides）进行了有限的检测分析。

总共分析了591份粪便样本，其中263份为冷冻保存的阳性样本，328份为新鲜采集的样本。为了确保检测结果的可靠性，本研究采用了一种2-3共识的参考标准，即至少两种检测方法得出相同结果时，才认为是阳性结果。对于每个病原体/检测方法的组合，计算了阳性百分比一致率（PPA）和阴性百分比一致率（NPA），并分析了其置信区间。尽管大多数检测方法的PPA和NPA较高，但某些病原体和检测方法之间仍存在个别假阳性或假阴性结果。

### 检测结果与分析

在回顾性分析中，263份样本中，有235份（89.3%）在所有三种检测方法中达成一致。其中，弯曲杆菌和沙门氏菌是最常见的检测到的病原体，而霍乱弧菌是最少被检测到的。对于病原体/检测方法的组合，PPA均高于95%，除了志贺毒素（Verigene EP为89.3%）和小肠结肠炎耶尔森菌（Fusion GI Bac为72.2%和Verigene EP为88.9%）。NPA在所有组合中均高于99%，除了霍乱弧菌（Fusion GI Bac为98.8%和Verigene EP为97.7%）。

在前瞻性分析中，328份样本中有319份（97.3%）在所有三种检测方法中达成一致，其中301份（91.8%）为阴性结果。在前瞻性样本中，未检测到霍乱弧菌或小肠结肠炎耶尔森菌的阳性结果。对于其他病原体，PPA和NPA均达到100%，除了弯曲杆菌（Verigene EP为85.7%）和志贺毒素（BioFire GI为99.4%）。这表明，对于大多数病原体，三种检测方法在前瞻性样本中表现良好。

在扩展检测分析中，BioFire GI和Fusion GI Bac均能检测大肠杆菌O157和副溶血性弧菌，而Verigene EP则不能。在回顾性样本中，有4份样本同时被两种方法检测为阳性，而1份样本仅被BioFire检测为阳性。在前瞻性样本中，未检测到大肠杆菌O157的阳性结果。对于大肠杆菌O157的检测，Fusion GI Bac的检测结果均高于BioFire GI，尤其是在具有较高循环阈值（Ct值）的情况下，可能表明存在假阳性或假阴性结果。

### 检测方法的比较与一致性

为了评估三种检测方法之间的整体一致性，本研究计算了Fleiss’ Kappa统计量，这是一种衡量多个方法之间一致性的指标。在回顾性样本中，对于弯曲杆菌、沙门氏菌、EIEC/志贺氏菌和志贺毒素，Kappa值均高于0.94，表明这些病原体的检测结果在三种方法之间高度一致。然而，对于霍乱弧菌，Kappa值仅为0.59，表明存在较大的不一致性。对于小肠结肠炎耶尔森菌，Kappa值为0.81，表明虽然总体一致性较高，但不同方法之间仍存在一定的差异。

在回顾性样本中，共发现28个不一致的结果，其中15个为假阳性，13个为假阴性。假阳性结果主要集中在霍乱弧菌，其中Fusion GI Bac有3个假阳性，BioFire GI有1个，Verigene EP有6个。假阴性结果则主要涉及小肠结肠炎耶尔森菌和志贺毒素，其中Fusion GI Bac有5个假阴性，Verigene EP有2个，而BioFire GI有3个。这些结果可能受到多种因素的影响，包括样本的冻融循环、不同检测方法的检测目标差异，以及平台相关的技术因素。

### 冻融循环的影响

本研究发现，冻融循环可能对某些检测方法的性能产生显著影响。在回顾性样本中，有5份样本在最初通过Verigene EP检测为阳性，并且通过培养确认了病原体的存在，但在随后的BioFire GI和Fusion GI Bac检测中均为阴性。这些样本包括确认含有弯曲杆菌（1份）、沙门氏菌（2份）和小肠结肠炎耶尔森菌（2份）的样本。这表明，即使样本在最初能够通过培养检测到病原体，冻融过程可能会影响核酸的稳定性，导致某些检测方法无法准确识别病原体。

### 检测方法的优缺点

尽管三种检测方法在大多数情况下表现出良好的一致性，但它们各自也有不同的优缺点。Verigene EP和BioFire GI在实验室操作中具有较高的灵活性，支持随机访问检测，适合在中等复杂度的实验室环境中使用。而Fusion GI Bac虽然需要较大的仪器，但其随机访问样本加载功能使得处理大量样本时更加高效，同时提供了循环阈值（Ct值），有助于进一步分析检测结果的质量。此外，Fusion GI Bac和BioFire GI均支持特定目标的掩码或抑制，以满足不同的临床检测需求。

### 结论与建议

本研究的结果表明，Hologic Panther Fusion GI Bacterial和Expanded Bacterial（Fusion GI Bac）试验性使用检测方法在检测主要细菌病原体方面与现有的BioFire GI和Verigene EP检测方法具有相似的性能。尽管在某些情况下，如小肠结肠炎耶尔森菌的检测中，Fusion GI Bac的PPA略低，但总体而言，其在回顾性和前瞻性样本中均表现出较高的准确性和一致性。因此，对于临床实验室而言，选择合适的检测方法需要综合考虑临床需求、操作流程和成本效益。

此外，本研究还指出，使用多重分子检测面板时，应结合患者的临床表现、流行病学背景和其他实验室检测结果进行综合判断。单一的分子检测结果不能直接证明病因，而阴性结果也不能排除感染的可能性，尤其是在检测前概率较高的情况下。因此，临床医生在使用这些检测结果时，应谨慎对待，并结合其他临床信息进行决策。

最后，本研究也强调了使用冷冻样本进行检测的潜在局限性。虽然冷冻样本可以用于更全面的检测比较，但它们可能无法完全代表实际临床工作中使用新鲜样本的情况。因此，在实际应用中，应尽量避免冷冻样本的使用，以确保检测结果的准确性和可靠性。同时，对于某些病原体，如霍乱弧菌和小肠结肠炎耶尔森菌，由于其较低的流行率，检测结果可能更容易受到假阳性或假阴性的影响。因此，在这些病原体的检测中，应更加谨慎，并考虑使用更敏感的检测方法或结合其他检测手段进行验证。