基于超声清洗液采用靶向扩增子下一代测序技术分离病原体用于假体周围关节感染诊断的初步评估

《Pilot and Feasibility Studies》：Pilot evaluation of pathogen isolation using targeted amplicon next-generation sequencing on sonication fluid for the diagnosis of periprosthetic joint infections

　　

摘要

背景

假体周围关节感染 (PJI) 由于常规培养敏感性有限，仍然难以诊断，这经常导致假阴性结果。靶向扩增子下一代测序 (tNGS) 提供了一种能够识别苛养微生物、多微生物感染和抗菌药物耐药基因的方法。这项概念验证性试点研究评估了将 tNGS 应用于骨科植入物超声处理液体与常规培养相比的可行性。

方法

2024 年 8 月至 9 月间，从接受关节置换翻修术或移除骨合成装置的患者中收集了六份超声处理液体样本。植入物在生理盐水或乳酸林格液中处理，并经过标准化超声处理方案，随后进行需氧和厌氧培养。平行 tNGS 分析靶向细菌 16S rRNA 和真菌内转录间隔区，在 Illumina MiSeq 平台上进行测序，并进行生物信息学质量控制和污染物过滤。描述性地比较了不同方法的微生物鉴定和预测耐药基因。

结果

患者年龄范围为 23 至 76 岁；合并症包括糖尿病、血脂异常和高血压。常规培养在 6 例中的 4 例中鉴定出病原体，但遗漏了真菌、几种细菌物种和耐药标志物。相比之下，NGS 成功处理了所有 6 份超声处理液体样本，确认了该方法的技术可行性，同时确认了培养阳性的生物体如 Staphylococcus aureus，并检测到培养未能识别的额外临床相关细菌、真菌 (Cladosporium、Rhodotorula) 和耐药基因 (mecA、aph3′)。两份样本两种方法均为阴性。在处理使用乳酸林格液的样本中差异更频繁，表明对测序有干扰。

结论

这项试点研究证明了将靶向扩增子下一代测序应用于骨科植入物超声处理液体的可行性，并突出了其通过识别苛养微生物、多微生物感染和耐药决定因素来补充常规培养的潜力。这些发现突出了其提高 PJI 诊断准确性和指导个性化抗菌治疗的潜力。尽管样本量小和描述性设计限制了推广性，但试点研究提供了支持将 tNGS 应用于超声处理液体可行性的早期证据，并确定了未来研究的方法学考虑因素。需要更大的前瞻性试验来验证这些结果，并确立 NGS 作为骨科感染诊断中培养的辅助或替代方法。

试验注册

研究方案获得了当地机构审查委员会的批准 (CAAE: 46277421.1.0000.5479; 批准号：4.713.409)。