宏基因组下一代测序技术(mNGS)在培养阴性感染性心内膜炎诊断中的革命性作用：现状与未来展望

本研究针对培养阴性感染性心内膜炎(CNE)的诊断困境，系统评估了宏基因组下一代测序(mNGS)技术在152项研究(2015-2024)中的临床应用价值。研究表明，相比传统培养和PCR方法，mNGS能显著提高罕见病原体和混合感染的检出率(达90%)，但存在成本高、标准化不足等挑战。该成果为精准抗感染治疗提供了新范式，发表于《Journal of Epidemiology and Global Health》，对推动感染性疾病诊断革新具有重要指导意义。

　　

感染性心内膜炎(IE)这个被称为"心脏的隐形杀手"的疾病，自1885年William Osler首次描述以来，始终困扰着医学界。尽管现代医学飞速发展，IE的院内死亡率仍高达18-25%，且近三十年来未见明显改善。更棘手的是，约30%的IE病例呈现培养阴性结果(CNE)，让医生们如同在黑暗中摸索——既无法明确病原体，又不得不使用广谱抗生素，既加剧了耐药风险，又延误了最佳治疗时机。

传统诊断方法如血培养、血清学检测和16S rRNA测序各有局限：血培养对已使用抗生素的患者检出率骤降，PCR技术只能检测已知病原体，而组织病理学检查又具有侵入性。这种诊断困境直接导致CNE患者接受经验性治疗的时间平均延长7-14天，显著增加并发症风险。随着人口老龄化、人工瓣膜使用增加，以及葡萄球菌取代链球菌成为主要致病菌，IE的流行病学变迁更凸显出现有诊断体系的不足。

正是在这样的背景下，中山大学附属第八医院团队在《Journal of Epidemiology and Global Health》发表重要综述，系统评估了宏基因组下一代测序(mNGS)这项颠覆性技术如何重塑CNE诊断格局。这项研究综合分析了2015-2024年间152项临床研究，揭示了mNGS相比传统方法的显著优势：无需预先培养、可同时检测细菌/病毒/真菌/寄生虫的全病原体筛查能力，以及24-48小时的快速周转时间。研究特别指出，对于巴尔通体(Bartonella)、考克斯体(Coxiella burnetii)等难培养病原体，mNGS的检出率是传统方法的3-5倍。

研究人员采用系统文献综述方法，重点评估了不同测序平台(Illumina短读长vs牛津纳米孔长读长)在心脏瓣膜组织和血液样本中的表现差异，结合QUADAS-2工具进行质量评估。通过比较分析mNGS与传统诊断技术(血培养、PCR、16S rRNA测序)的敏感性和特异性数据，并考察了成本效益和临床实施障碍。研究还创新性地探讨了人工智能辅助解读和多组学整合策略的未来发展方向。

3.2 mNGS在CNE诊断中的技术优势

研究显示，mNGS通过全核酸测序可识别瓣膜组织中嵌入的病原体，对巴尔通体感染的诊断准确率达92.3%。纳米孔测序平台能在6小时内完成急诊样本分析，而Illumina平台则更适合耐药基因分析。

3.4 扩增策略与误差控制

全基因组扩增(WGA)虽提高血液样本灵敏度25%，但可能产生嵌合序列假象。独特分子标识符(UMI)可减少40-60%的扩增假阳性，但对纳米孔测序的纠错效果有限。

4.1 经济与实施障碍

mNGS单次检测成本高达$1000，是血培养的10倍。但早期应用可减少ICU停留时间2.3天，在高风险群体(如人工瓣膜IE)中具成本效益。

5.3 人工智能整合

多模态AI模型MAARS在心律失常风险分层中展现0.89 AUC值，类似框架有望优化mNGS数据解读，但需解决"黑箱"问题。

6 未来方向

研究者建议：2027年前将检测成本降低40%，建立WHO主导的标准化数据库，开发冻干试剂以适应资源有限地区。强调需要将mNGS纳入改良Duke标准，并开展5000例以上的国际注册研究验证临床效益。

这项研究的重要意义在于首次系统论证了mNGS作为CNE诊断"游戏规则改变者"的双重特性：一方面，其技术优势可破解30%培养阴性病例的病原学谜题，直接指导精准治疗；另一方面，成本、标准化和解读复杂性等现实障碍又制约其广泛应用。研究提出的分级报告框架和多学科决策模式，为临床转化提供了切实可行的路线图。随着便携式测序设备和AI解读系统的进步，mNGS有望从高端医疗中心的"特权技术"发展为感染病诊断的常规武器，最终实现Osler时代以来IE诊疗的最大突破。