宏基因组下一代测序（mNGS）对侵袭性肺曲霉病（IPA）的诊断准确性：系统评价与荟萃分析

《International Journal of Infectious Diseases》：Diagnostic Accuracy of Metagenomic Next-Generation Sequencing for Invasive Pulmonary Aspergillosis: A Systematic Review and Meta-Analysis

　　

研究目的：系统评估宏基因组下一代测序（mNGS）对侵袭性肺曲霉病（IPA）的诊断准确性，并与常规方法比较其灵敏度和特异度。研究方法：采用荟萃分析方法合并灵敏度、特异度和诊断比值比（DOR）。通过配对比较对mNGS与常规诊断方法进行比较检验，效应量采用风险差（RD）和95%置信区间（CI）表示。研究结果：共纳入12项研究，mNGS的合并灵敏度为0.75（95% CI：0.65–0.84），特异度为0.93（95% CI：0.84–0.97），DOR为35.69（95% CI：13.70–92.97）。比较分析显示，与半乳甘露聚糖（GM）检测（RD = 0.22，95% CI：0.16–0.29）、培养（RD = 0.40，95% CI：0.26–0.55）和（1→3）-β-D-葡聚糖（BDG）检测（RD = 0.23，95% CI：0.09–0.37）相比，mNGS具有更高的灵敏度。对于BDG检测，mNGS也展现出优越的特异度（RD = 0.12，95% CI：0.04–0.20）。研究结论：mNGS对IPA展现出有前景的诊断准确性，具有良好的灵敏度和特异度，并且比数种常规方法表现出更高的灵敏度。支气管肺泡灌洗液（BALF）是首选标本，多种标本类型联合检测可提高诊断效能。

侵袭性肺曲霉病（IPA）是一种导致显著发病率和死亡率的重要疾病，通常影响免疫功能低下宿主，如造血干细胞或实体器官移植受者、血液恶性肿瘤（如白血病）患者以及重症监护病房（ICU）的危重患者。根据2024年发布的最新全球数据报告，IPA年发病率超过211.3万例（在慢性阻塞性肺疾病、危重症、肺癌或血液恶性肿瘤患者中），粗死亡率达85.2%。其他综述数据显示，IPA发病率可达每10万人16例，病死率范围为60%至100%。然而，约50%的IPA病例在生前被漏诊，仅在死后尸检中得以确诊。研究表明，早期诊断可将IPA死亡率降低30%，这凸显了快速准确诊断方法的关键重要性。IPA的诊断长期以来面临巨大挑战。传统诊断方法主要包括微生物培养、血清学检测和影像学检查。微生物培养是常用的诊断方法，但其灵敏度低（约30%–50%）且耗时（需数天至数周），常常延误最佳治疗。相比之下，组织病理学检查被一些权威机构视为IPA诊断的金标准，因为它能直接观察到菌丝侵入组织。这对血小板减少或危重患者具有相当大的风险，且其早期阳性率较低。血清学检测是临床实践中常用的辅助诊断方法。半乳甘露聚糖（GM）检测可检测曲霉菌细胞壁释放的抗原，阳性结果可比临床症状早5–8天出现。然而，它易出现假阳性（例如与使用哌拉西林-他唑巴坦、白蛋白输注等相关），且其灵敏度在不同人群中差异很大。（1,3）-β-D-葡聚糖（BDG）检测可作为深部真菌感染的通用筛查标志物，但它无法区分曲霉菌和其他真菌。尽管影像学检查（如高分辨率CT）是非侵入性和快速的，但其特征性征象特异性有限，难以与其他感染（结核病、细菌性肺炎）相鉴别。因此，临床迫切需要一种快速、准确且无偏倚的病原学诊断技术。近年来，宏基因组下一代测序（mNGS）的出现为IPA的诊断提供了新的视角。该技术无需对临床样本进行预培养；它可以直接从样本中的所有微生物中提取核酸，构建测序文库，并进行高通量测序。通过生物信息学分析和与微生物基因组数据库比对，它能够无偏倚地鉴定样本中病原体的种类和相对丰度。理论上，mNGS可以同时检测包括细菌、真菌、病毒和寄生虫在内的广泛病原体，使其特别适用于常规方法难以检测的病原体或混合感染病例。然而，mNGS的一些局限性不容忽视。该技术不能可靠地区分定植、感染和污染，特别是对于曲霉菌等机会性真菌，这可能导致假阳性解释。其相对较高的成本、对专业设备的依赖以及对生物信息学专业知识的要求也限制了其广泛普及，尤其是在资源有限的地区。迄今为止，已有几项临床研究调查了mNGS对IPA的诊断价值。然而，大多数现有研究是单中心、小样本的回顾性分析，且阳性解释标准在不同研究中存在差异，导致结果异质性显著。更重要的是，关于mNGS对IPA诊断性能的系统评价和荟萃分析的高质量证据仍然稀缺。其在临床实践中的总体诊断准确性和最佳解释标准尚未明确确立。因此，本研究旨在进行一项荟萃分析，全面评估mNGS在诊断IPA中的灵敏度和特异度，并探讨不同解释标准对诊断性能的影响。期望为mNGS的合理临床应用提供循证医学支持。本研究采用系统评价和荟萃分析方法，遵循《诊断准确性研究系统评价和荟萃分析优先报告条目：PRISMA-DTA声明》中确立的指南。研究方案已在国际系统评价前瞻性注册平台（PROSPERO，注册号：CRD420261358340）注册。两名独立研究人员从数据库建立至2026年2月20日检索了PubMed、Embase、Web of Science、Cochrane Library和Scopus数据库。纳入标准为：（a）研究设计为观察性研究，包括队列研究和病例对照研究；（b）参与者包括IPA患者、IPA高危或对照患者（非IPA），所有参与者均根据既定的参考标准（如组织病理学或EORTC/MSG标准）确诊，包括确诊/拟诊/排除IPA；（c）每项研究至少对所有样本使用了mNGS方法进行诊断，这些样本来源包括支气管肺泡灌洗液和血清；（d）每项研究报告了金标准下IPA和非IPA组的样本量，并提供了mNGS诊断日期，包括直接指标（真阳性、真阴性、假阳性、假阴性）或间接指标（灵敏度、特异度）。排除标准为：（a）数据不足，无法根据研究中提供的信息计算所需值；（b）荟萃分析和系统评价；（c）动物研究；（d）非英文研究。文献筛选和数据提取由两名作者独立进行，如有分歧咨询第三位作者。数据提取从符合条件的文章中提取信息，包括第一作者姓名、研究设计、出版年份、研究人群特征、样本量、样本来源和与偏倚风险相关的信息。研究质量使用修订版诊断准确性研究质量评估（QUADAS-2）工具评估。证据确定性基于推荐、评估、发展与评价分级（GRADE）进行评估。统计分析采用随机效应荟萃分析（双层分层模型），生成的指标包括合并灵敏度、特异度、阳性似然比（PLR）、阴性似然比（NLR）和诊断比值比（DOR）。此外，提供了分层总结受试者工作特征（SROC）曲线和诊断准确性（曲线下面积，AUC）。mNGS与其他诊断方法的比较检验通过配对比较进行。效应量采用风险差（RD）及其95%置信区间（CI）表示。异质性使用I2统计量评估，I2 > 50%表示存在显著异质性。所有统计分析均使用R软件和Meta-Disc软件进行。系统文献检索在初始检索中确定了650项研究，去除重复后，295篇标题进入筛选。最终，12项研究被纳入系统评价和荟萃分析。所有纳入的研究均涉及IPA高危人群，样本量（IPA/非IPA）从66到589不等。BALF是通用的样本来源，部分研究辅以血液、痰液和活检标本。质量评估显示2项研究为低风险，2项为高风险，8项为不确定风险。荟萃分析结果显示，mNGS诊断IPA的合并灵敏度为0.75（95% CI：0.65–0.84），合并特异度为0.93（95% CI：0.84–0.97）。合并PLR为11.66（95% CI：4.62–29.40），合并NLR为0.26（95% CI：0.18–0.39），合并DOR为35.69（95% CI：13.70–92.97）。SROC曲线分析显示，mNGS诊断IPA的AUC为0.89。亚组分析显示，混合样本来源（如BALF联合血液、痰液或肺活检组织）实现了最高的诊断准确性，其次是单独BALF。在患者群体中，肺炎患者的诊断表现最佳。在比较分析中，与GM检测相比，mNGS显示出显著更高的灵敏度（RD = 0.22，95% CI：0.16–0.29）。同样，mNGS优于培养（RD = 0.40，95% CI：0.26–0.55）和涂片显微镜检查（RD = 0.60，95% CI：0.49–0.71）。与BDG检测相比，mNGS也表现出更好的灵敏度（RD = 0.23，95% CI：0.09–0.37）。相比之下，mNGS与聚合酶链反应（PCR）的灵敏度无显著差异。在特异度方面，mNGS与GM、培养、涂片和PCR均无显著差异，但优于BDG（RD = 0.12，95% CI：0.04–0.20）。证据质量评估显示，除mNGS与GM-EIA的比较被评为低质量外，所有其他比较均被评为极低质量。研究发现，mNGS对IPA具有较高的总体诊断价值，在多个维度上表现优于传统检测方法。同时，本研究阐明了mNGS在不同临床场景中的诊断效果差异，为临床实践中检测方案的个性化选择提供了具体指导。亚组分析进一步明确了mNGS在不同临床场景中的诊断效果差异，为个性化的临床检测策略提供了精确指导。与传统生物标志物和分子诊断方法相比，mNGS表现出优越或互补的诊断性能。与血清GM和BDG相比，mNGS的灵敏度更高或相当，特异度相近或更优。与PCR相比，mNGS的诊断效能与BALF-PCR高度一致，并且具有无需预设靶标、能够检测更广泛病原体的独特优势。总体而言，mNGS对IPA的诊断效果与传统血清学生物标志物和PCR相当甚至更优，尤其适用于临床高度怀疑IPA但常规检测结果为阴性的高危患者。未来研究方向应进一步推进IPA诊断技术的精准化和标准化应用，实现不同检测方法的优势互补。首先，应开展标准化、多中心的前瞻性研究，统一mNGS检测平台、实验流程和阳性解释标准，以降低技术异质性。其次，需要补充特殊人群和样本类型的研究数据。第三，应从成本、操作和时效性等多个维度对mNGS和常规检测技术进行综合比较研究。第四，应强调不同检测技术的功能优势，建立分层联合诊断体系。本研究也存在一定的局限性：纳入研究间存在高异质性；研究数量和类型有限；部分亚组分析由于研究数量少导致置信区间较宽；出版偏倚检验方法的有效性在诊断性荟萃分析中有限。综上所述，mNGS对IPA表现出较高的总体诊断效能，其灵敏度优于GM-EIA、真菌培养和涂片显微镜检查等数种常规诊断方法，同时保持了良好的特异度。这些发现表明，mNGS可以作为常规检测方法的补充，并成为临床诊断IPA的一种有前景的辅助诊断工具。