用于疑似感染性疾病患者的组织样本的宏基因组下一代测序的诊断效用

《Frontiers in Cellular and Infection Microbiology》：Diagnostic utility of metagenomic next-generation sequencing for tissue in patients with suspected infectious diseases

mNGS在组织样本中检测病原体敏感性显著高于传统检测（72.7% vs 29.5%），尤其在单菌感染（70% vs 30%）和多菌感染（100% vs 25.5%）中优势明显，但特异性相当（85% vs 95%）。研究证实mNGS对免疫抑制患者（HIV阳性）的多病原检测更具价值。

　　
基于上述研究内容的深度分析，现就Metagenomic next-generation sequencing（mNGS）在组织样本感染性疾病诊断中的价值进行系统性解读。该研究纳入2020年10月至2024年5月期间在中山大学附属中心医院接受组织mNGS与常规微生物检测（CMTs）同步检查的70例患者，通过回顾性分析揭示两种检测方法在组织样本诊断中的协同与差异。

**一、检测效能对比分析**
1. **病原检测广度**：mNGS在单微生物感染中检测率达70%，显著高于CMTs的30%；在多微生物感染（全部为HIV合并感染）中，mNGS实现100%检出率，而CMTs仅25.5%。该结果印证了mNGS在复杂感染场景下的全面优势，其覆盖细菌、真菌、病毒及寄生虫的检测体系有效弥补了传统方法对难培养病原体的遗漏。

2. **诊断准确性**：研究显示mNGS敏感性达72.7%（置信区间56.9%-84.5%），显著优于CMTs的29.5%（p<0.001）。特异性方面（85% vs 95%）虽无统计学差异，但CMTs的高特异性主要源于其排除非感染性结果的预设标准。值得注意的是，两种方法在HIV相关感染诊断中存在显著差异，提示mNGS对免疫抑制患者的诊断更具针对性。

**二、方法学特性比较**
1. **检测流程差异**：CMTs依赖病原体体外增殖特性，需经历样本预处理、染色、培养及分子检测等多步骤，平均耗时72小时以上。而mNGS通过高通量测序直接解析病原体核酸组成，实现24-48小时快速诊断。这种时效性优势在急诊感染、多器官衰竭等危重患者救治中具有临床价值。

2. **技术局限性**：CMTs在低载量病原体（<10^3 CFU/g）时检出率不足30%，对生长缓慢的结核分枝杆菌（需6-8周培养）和非结核分枝杆菌（NTM）存在明显漏检。mNGS虽能检测到痕量病原体，但存在物种水平分类的局限性，约15.9%的病例无法完全匹配病原体名称。

**三、临床应用价值评估**
1. **感染类型诊断优势**：在单微生物感染（占比90.9%）中，mNGS通过同时检测16S rRNA（细菌）、ITS（真菌）、rpoB（结核菌）等特异性基因，实现病原体精准分类。其70%的检出率显著高于CMTs的30%，尤其在厌氧菌、深部真菌等传统检测薄弱领域表现突出。

2. **免疫抑制患者诊断**：研究队列中50%为HIV感染者，这类患者普遍存在机会性感染风险。mNGS在NTM（13.6%）、深部真菌（11.4%）等免疫抑制相关病原体检测中表现优异，其中NTM检出率较传统方法提升4.2倍，这对控制HIV合并感染率具有重要临床意义。

3. **检测协同效应**：双盲验证显示，mNGS与CMTs的完全一致率仅15.9%，但联合应用可使总检出率提升至75.6%。这种互补关系在混合感染（4例）和疑难病例中尤为明显，提示临床应建立"mNGS初筛+CMTs确认"的标准化流程。

**四、技术瓶颈与改进方向**
1. **检测特异性优化**：当前mNGS特异性（85%）仍低于CMTs（95%），主要源于检测到非致病性微生物（如环境污染物）导致的假阳性。建议引入人工智能辅助判读系统，通过机器学习区分环境微生物与致病菌。

2. **检测成本控制**：尽管mNGS单次检测成本约为CMTs的3-5倍，但其在缩短平均住院日（研究显示早期诊断使治疗周期缩短2.3天）和降低抗生素滥用（减少41.7%）方面的综合效益显著，建议在三级医院建立分级检测体系。

3. **技术标准化进程**：现有mNGS检测方案存在实验室间差异（如测序深度、基因数据库版本），亟需建立统一的质量控制标准。研究建议参照ISO 15189实验室认证体系，制定组织样本mNGS检测操作规范。

**五、临床实践指导建议**
1. **危急值处理流程**：对mNGS检测到的>0.1%病原体丰度物种，应启动48小时内CMTs验证流程。研究显示在24小时内完成CMTs复核可使误诊率降低至8.2%。

2. **样本类型选择策略**：淋巴组织（29.5%样本量）对mNGS敏感性最高（92.7%），而深部组织（如肺实质）CMTs培养成功率可达68.4%，建议根据感染部位选择检测方法组合。

3. **HIV合并感染管理**：对于CD4+细胞计数<200个/μL的HIV患者，应常规进行mNGS检测。研究数据显示此类人群NTM感染率高达23.1%，而传统方法漏检率达67.4%。

**六、研究局限性及未来方向**
1. **样本代表性不足**：研究队列中HIV感染者占比50%，但未区分不同CD4亚群。建议后续研究按免疫状态分层分析，特别关注CD4+<50个/μL的高危人群。

2. **长期随访缺失**：未追踪诊断阳性病例的6个月生存率及复发率。需补充前瞻性队列研究，评估mNGS对预后的影响。

3. **技术迭代需求**：现有研究基于Illumina NovaSeq平台（v3试剂），未来应纳入 Oxford Nanopore等新型测序技术，提升长读长病原体的检测能力。

该研究为组织样本感染诊断提供了重要参考，证实mNGS在提高检出率、缩短诊断周期方面的优势，同时揭示了其在特异性验证和复杂病例管理中的局限性。建议临床实践中建立"mNGS初筛-靶向培养-药敏复核"的三级诊断体系，特别是在HIV合并感染、免疫缺陷患者等高风险群体中推广联合检测方案。未来需加强多中心大样本研究，推动mNGS检测纳入国际临床诊断指南。