浅层宏基因组鸟枪测序技术提升囊性纤维化呼吸道样本中病原菌的检测效能

本研究针对囊性纤维化（CF）患者呼吸道病原体检测的临床痛点，创新性地采用浅层宏基因组鸟枪测序（shallow metagenomic shotgun sequencing）技术，在13例CF患者的痰液、口咽和唾液样本中实现了对金黄色葡萄球菌（S. aureus）、铜绿假单胞菌（P. aeruginosa）等关键病原体的物种级鉴别，较传统培养法和16S rRNA V4扩增子测序显著提升检测灵敏度，尤其对难培养的 Mycobacterium spp. 具有独特优势，为CF个体化诊疗提供了新工具。

　　

囊性纤维化（CF）患者长期面临呼吸道慢性感染的困扰，传统病原体检测方法存在明显局限：培养法耗时且易漏检难培养菌（如Mycobacterium spp.），而16S rRNA测序仅能鉴定到属水平，无法区分金黄色葡萄球菌（S. aureus）与表皮葡萄球菌（S. epidermidis）等临床意义迥异的物种。比利时安特卫普大学（University of Antwerp）的研究团队在《Journal of Cystic Fibrosis》发表的研究中，首次系统评估了浅层宏基因组鸟枪测序技术在CF临床样本中的应用价值。

研究团队采用三项关键技术：1）针对痰样本的宿主DNA去除（HostZERO Microbial DNA Kit）预处理；2）Illumina平台浅层测序（平均0.5M reads/样本）；3）基于GTDB r214数据库的Kraken2/Bracken物种分类流程。在13例CF患者的痰液（n=7）、口咽拭子（n=9）和唾液（n=8）样本中，该方法展现出显著优势：

【3.1 培养数据与测序一致性】
培养法检出率最高的S. aureus（60%）与浅层测序结果（66.7%）高度吻合，但后者额外检出3例培养阴性样本。

【3.2 16S测序的物种局限】
16S扩增子测序虽检测到57.1%的Haemophilus属，但无法区分致病性H. influenzae与共生型H. parainfluenzae，而浅层测序实现了物种级鉴别。

【3.3 病原体丰度差异】
痰样本中病原体相对丰度显著高于上呼吸道样本（如患者008的S. aureus在痰/口咽/唾液中分别为11.9%/0.1%/2.0%），证实下呼吸道样本的临床优先性。

【3.4 技术互补性】
浅层测序对A. xylosoxidans的检出优于培养法，但对P. aeruginosa的敏感性仍略逊于培养，提示技术联用的必要性。

该研究突破性地证明，浅层宏基因组测序能以较低成本实现CF病原体的物种级检测，尤其对培养困难菌（如Mycobacterium spp.）和近缘种鉴别（如S. aureus/S. epidermidis）具有独特价值。随着CFTR调节剂治疗普及导致的痰液减少，该方法在口咽样本中的应用为临床监测提供了新思路。未来通过优化宿主DNA去除流程并整合深度测序的耐药基因分析，将推动CF诊疗进入精准医学时代。