二代測序在臨床應(yīng)用需要注意什么? “美國紐約東北部的撒拉納克湖畔,鐫刻著西方一位醫(yī)生特魯多的銘言:有時(shí)去治愈,常常去幫助,總是去安慰。 而中國醫(yī)生的墓志銘是什么呢: 初從文,三年不中 后習(xí)武,校場發(fā)矢 中鼓吏,逐之出 遂學(xué)醫(yī),有所成 自撰一良方,服之,卒 兩個(gè)段子,是過去中西方醫(yī)生截然不同的理念,而現(xiàn)在醫(yī)學(xué)理念也越來越融貫中西。這是施毅教授近日在2019年中華醫(yī)學(xué)會(huì)呼吸病學(xué)年會(huì)暨第二十次全國呼吸病學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議上精彩演講的開篇,本次會(huì)議在江城武漢舉行,匯聚了全國各地呼吸病學(xué)專家,為大家?guī)韺W(xué)術(shù)盛宴。而施教授一席有趣生動(dòng)又“有料”的演講更是贏得觀眾的喝彩,我們一起來看看吧! 01 老齡化社會(huì)帶來嚴(yán)峻的感染現(xiàn)狀 隨著時(shí)代的變化,我們的社會(huì)也正在步入老齡化,過去我們對(duì)老人的標(biāo)準(zhǔn)是大于等于60歲,現(xiàn)在是大于等于65歲。而隨著老齡化社會(huì)的變遷,變化的還有疾病譜。拿日本為例,日本老齡化帶來的是老年人肺炎死亡率急速增加的后果,而在歐美國家,老年人死亡率第一的疾病是心腦血管疾病。那么感染性疾病的現(xiàn)狀如何呢? 全球: 據(jù)WHO報(bào)道,感染性疾病導(dǎo)致患者死亡全部死因的25%以上,每年1300萬兒童死于感染性疾病。 中國: 感染性疾病占所有疾病的50%以上,造血系統(tǒng)腫瘤患者75%死于感染,實(shí)體腫瘤患者50%死于感染。 感染性疾病是人類頭號(hào)殺手,是導(dǎo)致兒童死亡第一位的原因。抗生素的使用,使疾病得以控制,也使病原產(chǎn)生耐藥性,甚至形成超級(jí)細(xì)菌。 在感染性疾病診斷中,診斷、治療和預(yù)防是三個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)。然而眾多危重感染無法準(zhǔn)確診斷,例如:30%-50%的肺炎致病原因不明, 40%-60%的關(guān)節(jié)炎致病原因不明。 感染性疾病也給患者帶來沉重的疾病負(fù)擔(dān),那么在如此嚴(yán)峻的現(xiàn)狀下,有兩個(gè)問題擺在臨床醫(yī)生面前:能確認(rèn)是感染嗎?能找到病原體嗎?問題擺在眼前,促進(jìn)感染性疾病的診療也成了眾多專家努力的方向,宏基因組二代測序(mNGS)應(yīng)運(yùn)而生。 02 什么是宏基因組二代測序 所謂宏基因組二代測序,是不基于培養(yǎng),直接從環(huán)境/臨床樣品中提取全部微生物的DNA,利用基因組學(xué)的研究策略研究環(huán)境樣品中所包含的全部微生物的遺傳組成及其群落功能,可廣泛分析臨床樣本微生物組(細(xì)菌、真菌、病毒)的高通量測序方法。 傳統(tǒng)的檢測方法在敏感性,特異性,時(shí)效性,信息量等方面存在局限,而且對(duì)于未知或者罕見的病原微生物,無法快速識(shí)別。而mNGS從取樣,核酸提取及建庫到測序、生信分析及報(bào)告,整個(gè)過程約24小時(shí)。 目前該技術(shù)已經(jīng)納入的病原體有8000多種,其中包括3000余種細(xì)菌,4000余種病毒,200 余種真菌和140種寄生蟲,為疑難危重癥及罕見病原微生物感染的診斷提供了有效的技術(shù)手段。 2014年,mNGS走入大眾視野,新英格蘭醫(yī)學(xué)雜志(NEJM)刊登了一則病例:
NEJM主編評(píng)論該報(bào)告的標(biāo)題為“NGS,一個(gè)病例如何改變世界”,可見NGS的重要意義。 隨后,mNGS迅速被臨床認(rèn)可,2016年美國FDA NGS感染性疾病診斷策略提出,mNGS可以用于微生物鑒定,檢測是否耐藥,是否是毒力標(biāo)志物。 目前,病原體高通量測序的臨床適應(yīng)癥包括: 疑難:不明原因感染診斷,病因排查; 危重:重癥肺炎、腦膜炎、膿毒癥等; 特殊:免疫低下人群,如移植患者、腫瘤患者等。 mNGS的技術(shù)正隨著社會(huì)的發(fā)展,在不斷進(jìn)步、完善。 可適用的感染類型和可送檢的標(biāo)本(圖) 03 正確認(rèn)識(shí)mNGS技術(shù)的局限和挑戰(zhàn) 與傳統(tǒng)病原微生物檢測相比,mNGS 敏感性高,信息量大,但也存在一定的局限性。因此,施教授也通過幾個(gè)問題,為大家?guī)硇碌恼J(rèn)識(shí)。 檢出的病原體: 檢出的病原體只能代表標(biāo)本中存在這些檢出微生物,但不能確定是定植菌、背景菌還是致病菌。 胞內(nèi)菌/真菌檢出率低: 胞內(nèi)感染菌因釋放到體液中含量較少而導(dǎo)致檢測敏感性偏低。另外,具有較厚細(xì)胞壁的病原體,其核酸提取效率較低,導(dǎo)致檢出率和敏感性較低。 RNA病原體的檢測: RNA轉(zhuǎn)錄本身有更高的豐度和復(fù)雜度,又容易降解,對(duì)運(yùn)輸和保存的要求較高,因此RNA病毒的臨床檢測還存在一定的困難。 可靠程度: 不同的公司,對(duì)于可靠程度的數(shù)據(jù)采用不同的報(bào)告方法,如深度、覆蓋度、豐度、估測濃度、置信度,各有千秋,需要統(tǒng)一。 最重要的參數(shù)需謹(jǐn)記:病原體,序列數(shù)。 reads指的是匹配到該病原體的序列數(shù)目,reads高不一定意味著致病,reads數(shù)低不一定意味著不致病,數(shù)的多少與標(biāo)本中病原體含量多少、標(biāo)本中核酸提取量及標(biāo)本中人源序列比例有關(guān)。 不同的病原體,具有不同的reads數(shù)特點(diǎn),單個(gè)病原體逐個(gè)分析至關(guān)重要。結(jié)合reads數(shù)目、病原體排位,臨床才能更好的進(jìn)行分析。 老年男性,因“流感”1周入住呼吸ICU,PCR確診重癥甲流肺炎,治療好轉(zhuǎn),第5天再次發(fā)熱,病情加重,考慮繼發(fā)曲霉感染,經(jīng)驗(yàn)性抗曲霉治療。診斷是否成立?經(jīng)驗(yàn)性治療合理嗎? 檢查GM試驗(yàn),血清GM 3.81,BALF GM4.34,高度擬診,但所有標(biāo)本培養(yǎng)無真菌生長。此時(shí)BALF mNGS結(jié)果匯報(bào),檢測到煙曲霉,診斷成立,繼續(xù)治療痊愈。 因此,mNGS報(bào)告時(shí)要注意以下三個(gè)要點(diǎn):是否是致病病原體或條件致病病原體;人體正常存在微生物,在免疫缺陷等特殊患者中值得關(guān)注;由檢測試劑和序列對(duì)比噪音引入的微生物不應(yīng)出現(xiàn)在報(bào)告中。 檢出的病原體: 報(bào)告只能給出病原體,是定植菌、背景菌還是致病菌,需要結(jié)合臨床。 有無臨床感染證據(jù): 有無發(fā)熱、感染的癥狀、體征。 實(shí)驗(yàn)室檢查: 結(jié)合患者的血象、血沉、CRP、PCT、IL-6、鏡檢結(jié)果、培養(yǎng)結(jié)果、血清學(xué)檢查。 結(jié)合影像學(xué)改變: 影像學(xué)改變是感染的重要證據(jù)。 檢測方法: mNGS技術(shù)的方法。 不結(jié)合臨床,NGS報(bào)告就是廢紙一張。
嚴(yán)格致病病原體: 如結(jié)核、奴卡菌、流感病毒、曲霉、支原體等,可考慮為致病病原。 條件致病菌: 銅綠、鮑曼、肺克、鏈球菌等,要看測到的序列數(shù),以及排名,結(jié)合臨床來判斷。 多重病原體混合感染: 多病原感染,或呼吸道分泌物、腸道分泌物開放體系本身的微生物多樣性等原因會(huì)導(dǎo)致多種病原體檢出,這更需要結(jié)合臨床進(jìn)行分析。 常見呼吸道定植菌: 一般不考慮致病性,除非序列數(shù)特別高。 罕見、特殊病原體: 檢索文獻(xiàn),具體分析。 有些樣本培養(yǎng)、核酸檢測陽性,而mNGS卻什么都沒有檢測出來,技術(shù)不行? 衛(wèi)生經(jīng)濟(jì)成本: 經(jīng)濟(jì)成本與靈敏度的權(quán)衡。當(dāng)病原體感染后含量很低或用藥后病原數(shù)量降低,在數(shù)據(jù)量限定的情況下,靶病原由于信息太少而被丟失。 人源和背景序列的干擾: 人源基因序列巨大的信息量使原本量少的病原難以檢測到,國內(nèi)人源基因序列大于95%,國外已經(jīng)低于60%。 報(bào)告的取舍: 公司各自設(shè)定的報(bào)告序列底線(如3個(gè)序列)、種類、背景(背景菌另列)等。 標(biāo)本的錯(cuò)誤: DNA提取不當(dāng),處理不當(dāng),運(yùn)輸不當(dāng)。 看到上圖,你第一眼是否看成是”一個(gè)坐著的小人“,但換種角度看,它其實(shí)是-4°。會(huì)上,施教授通過這一張簡單的圖片,告訴我們“看待事物的角度不同,結(jié)論就不同”。臨床任何事情也是一樣,需要全方面考慮,平衡得失,選出最優(yōu)的方案。 mNGS 具有比傳統(tǒng)病原微生物檢測技術(shù)更強(qiáng)大的效能,但目前在應(yīng)用方面還存在一些需要改進(jìn)的地方,不能完全取代常規(guī)的檢測技術(shù),未來的感染性疾病診療過程將會(huì)聯(lián)合多個(gè)學(xué)科,使用多種技術(shù)方法輔助診斷,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)感染性疾病的精準(zhǔn)診治。 參考文獻(xiàn): 1. 佚名. 宏基因組分析和診斷技術(shù)在急危重癥感染應(yīng)用的專家共識(shí)[J]. 中華急診醫(yī)學(xué)雜志, 2019. 本文首發(fā):醫(yī)學(xué)界呼吸頻道 本文講者:南京大學(xué)附屬金陵醫(yī)院 施毅教授 本文作者:醫(yī)學(xué)界CTS報(bào)道組-11 |
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