应用长期培养组学与宏基因组学技术探究血小板共存菌群以提升输血安全

本研究创新性地结合长期培养组学（culturomics）与宏基因组学（mNGS）技术，系统揭示了血小板制品中复杂的细菌群落（包括潜在病原体），为输血安全风险管控提供了新策略，对完善血小板细菌筛查规程具有重要临床意义。

　　

引言：血小板细菌污染是输血医学领域的重大风险因素。传统检测方法在灵敏度与细菌覆盖范围上存在局限。本研究采用培养组学与宏基因组学这两种前沿技术，对血小板中的共存细菌展开深入探究，旨在提升输血安全水平并探索健康菌血症现象。

研究方法涵盖了对6名健康捐献者血小板的处理。每个分析样本取10 mL用于宏基因组测序，100 mL用于长达30天的长期培养组学分析。实验全程设置PBS空白对照，并严格遵循无菌操作规范。培养组学采用多类型培养基（如COS液体培养基、YCFA培养基、哥伦比亚血琼脂平板等），在需氧与厌氧条件下进行周期性培养与传代。通过挑取单克隆、提取DNA、扩增16S rRNA基因并进行Sanger测序来鉴定菌株。宏基因组学分析则对样本进行DNA提取、建库，使用Illumina NovaSeq 6000平台测序，并通过Kraken2、Bracken等生物信息学工具进行物种注释与多样性分析。

研究结果方面，培养组学成功分离出90株细菌，分属3门、5纲、5目、7科、9属、23种。其中厚壁菌门（Firmicutes）为优势菌门，芽孢杆菌属（Bacillus）和短芽孢杆菌属（Brevibacillus）为优势菌属，短小芽孢杆菌（B. brevis）和芽孢杆菌Y1（Bacillus sp. Y1）等物种丰度较高。痤疮皮肤杆菌（Cutibacterium acnes）和橙色短波单胞菌（Brevundimonas aurantiaca）也在多个样本中被高频分离。宏基因组学则展现出更高的微生物多样性，平均每个样本检测到3018种微生物物种。在门水平上，变形菌门（Proteobacteria）和厚壁菌门（Firmicutes）为最优势菌门；属水平上，短波单胞菌属（Brevundimonas）普遍存在，样本5中其相对丰度高达92.39%。两种方法共同检测到10种细菌，包括芽孢杆菌Y1、苏云金芽孢杆菌（B. thuringiensis）、痤疮皮肤杆菌、短小芽孢杆菌、大肠杆菌（Escherichia coli）、表皮葡萄球菌（S. epidermidis）、蜡样芽孢杆菌（B. cereus）、运动节杆菌（D. tsuruhatensis）和贝莱斯芽孢杆菌（B. velezensis）等。α与β多样性分析均表明样本间微生物群落存在高度异质性。

讨论部分重点探讨了血小板中细菌污染的潜在威胁与来源。血小板在室温震荡保存的条件极为适宜细菌增殖，即便初始污染浓度极低（<1 CFU/mL）也可能在储存期间迅速扩增至高浓度（>10⁸ CFU/mL），从而引发严重的输血相关不良反应，如败血症休克甚至死亡。本研究鉴定出的多种细菌，如表皮葡萄球菌、大肠杆菌、金黄色葡萄球菌（S. aureus）以及鞘氨醇单胞菌（Delftia tsuruhatensis）、短波单胞菌属（Brevundimonas spp.）等，均是已知的或潜在的机会性病原体，对免疫抑制患者构成显著风险。研究结果也挑战了“血液无菌”的传统认知，提出了“共存菌群”的概念。这些细菌可能来源于皮肤、肠道、口腔或环境，通过短暂菌血症或低代谢休眠状态（如VBNC状态）存在于血液中，其确切生理与病理意义需进一步研究。

从方法与临床意义角度，本研究凸显了培养组学与宏基因组学的互补价值。培养组学能够分离活菌，用于后续表型与药敏分析，但偏向于可培养或高丰度菌株；宏基因组学则能无偏倚地检测难以培养的微生物，包括稀有物种，但无法证实其存活状态。30天的长期培养策略模拟了寡营养环境，有助于一些慢生长或难培养细菌的复苏与分离，为优化血小板储存与筛查策略提供了新思路。同时，研究也审慎指出了低生物量样本研究中存在的污染风险，强调了设立空白对照、规范操作流程与合理解读数据（尤其是低丰度信号）的重要性。

结论部分总结道，整合培养组学与宏基因组学为输血安全提供了一个强大的技术框架，既能鉴定活菌病原体，又能描绘微生物群落全貌，为保障输血安全，特别是保护脆弱患者群体，以及未来探索血小板储存优化策略提供了新的技术支撑与科学依据。

研究亦承认其存在样本量较小、缺乏技术重复、低生物量样本中污染背景难以完全排除等局限性。建议后续研究扩大样本规模，纳入配对皮肤拭子对照，并采用更严谨的实验设计（如唯一双索引）以更好地控制偏倚。