下呼吸道感染诊断新策略：宏基因组与靶向测序技术的临床效能比较研究

本研究针对下呼吸道感染(LRTI)传统诊断方法灵敏度低、耗时长等临床痛点，系统比较了宏基因组测序(mNGS)与两种靶向测序(tNGS)技术的诊断性能。中南大学湘雅医院团队通过对205例疑似LRTI患者的支气管肺泡灌洗液样本进行平行检测，发现基于探针捕获的tNGS具有93.17%的准确率和99.43%的灵敏度，且能识别耐药基因(AMR)和毒力因子(VFs)，为临床病原学诊断提供了最优解决方案。该研究为不同临床场景下的测序技术选择提供了重要循证依据。

　　

下呼吸道感染是全球传染病致死的主要原因之一，但传统诊断方法如微生物培养、免疫学检测和PCR技术存在明显局限：耗时长（通常需要数天）、灵敏度低（中国近半数肺部感染病例无法明确病原学诊断），且难以检测苛养菌、罕见病原体或经抗生素治疗后的失活病原体。这种诊断困境直接导致临床治疗延误，严重时可能危及患者生命。随着二代测序(NGS)技术的发展，宏基因组测序(mNGS)和靶向测序(tNGS)为病原体检测带来了新希望，但面对多种测序产品，临床医生如何选择最适合的技术仍面临重大挑战。

为解决这一关键问题，中南大学湘雅医院联合湘雅二医院等机构的研究团队开展了一项开创性研究，通过对205例疑似下呼吸道感染患者的支气管肺泡灌洗液(BALF)样本进行平行检测，系统比较了mNGS与两种tNGS（基于扩增和基于探针捕获）的诊断性能。该研究近期发表在《Scientific Reports》期刊，为临床实践提供了重要的技术选择依据。

研究人员采用三种关键技术方法：1）宏基因组测序(mNGS)通过Illumina Nextseq 550Dx平台进行无偏倚全基因组测序；2）基于扩增的tNGS使用198种病原体特异性引物进行超多重PCR扩增；3）基于探针捕获的tNGS采用1872种微生物特异性探针进行靶向富集。所有样本均来自湘雅二医院呼吸与危重症医学科2023年1-10月收治的疑似LRTI患者队列。

研究结果部分，首先在成本与时效性比较中发现，mNGS检测成本最高（840美元），耗时最长（20小时）；而基于扩增的tNGS最具成本效益（130美元，12.5小时）。如图2所示，这种差异主要源于测序数据量的不同：mNGS需要产生2000万条读长，而两种tNGS分别仅需10万条和500万条。

在病原体检出谱方面，mNGS展现出最广的物种覆盖范围（80种），但基于探针捕获的tNGS实际检出了更多微生物（678 vs 535）。值得注意的是，mNGS对RNA病毒的检测灵敏度显著偏低（24.62%），即使在进行RNA提取的样本中也仅达68.18%。三种技术对常见病原体如人类β疱疹病毒5型(HHV-5)、白色念珠菌和SARS-CoV-2的检测一致性如图3所示。

诊断效能评估显示，基于探针捕获的tNGS表现最优，准确率达93.17%，灵敏度高达99.43%，但其特异性（58.06%）低于基于扩增的tNGS（77.42%）。在病原体分型方面，基于扩增的tNGS对革兰阳性菌的检测灵敏度仅为40.23%，而基于探针捕获的tNGS对DNA病毒的识别特异性较低（74.78%）。

研究还发现两种tNGS技术均能有效识别病原体基因型、耐药基因和毒力因子。如图5所示，基于探针捕获的tNGS在SARS-CoV-2基因分型上更为精确，且能检出更多抗菌素耐药基因（如bla_KPC、mecA）和毒力因子（如iucA、peg344）。

该研究得出重要结论：mNGS适用于罕见病原体检测，基于探针捕获的tNGS更适合常规诊断（兼具高灵敏度和附加基因信息获取能力），而基于扩增的tNGS可作为资源有限时的快速筛查方案。这些发现为临床医生选择测序技术提供了明确指导：对于危重症或疑难病例，mNGS的广谱性具有独特价值；在常规诊疗中，基于探针捕获的tNGS能实现快速精准诊断；而在急诊或基层医疗场景，基于扩增的tNGS的快速经济优势更为突出。

这项研究首次系统比较了三种NGS技术在下呼吸道感染诊断中的性能差异，其创新性在于：1）建立了全面的临床评价体系；2）揭示了不同技术的互补价值；3）明确了耐药基因检测的临床应用路径。研究成果不仅对呼吸道感染诊疗具有直接指导意义，也为其他感染性疾病的诊断技术选择提供了重要参考框架。随着测序成本的持续降低，这些技术有望在感染性疾病精准诊断领域发挥更大作用。