文献解读宏基因组二代测序助力骨关节感染诊

宏基因组二代测序助力骨关节感染诊断

文章标题：MetagenomicNext-GenerationSequencingImprovesDiagnosisofOsteoarticularInfectionsFromAbscessSpecimens:AMulticenterRetrospectiveStudy

发表期刊：FrontMicrobiol

IF:4.

通讯作者：ShibingQin、YuPang

通讯作者单位：DepartmentofOrthopedics,BeijingChestHospital,CapitalMedicalUniversity,BeijingTuberculosisandThoracicTumorResearchInstitute,Beijing,China

NationalClinicalLaboratoryonTuberculosis,BeijingChestHospital,CapitalMedicalUniversity,BeijingTuberculosisandThoracicTumorResearchInstitute,Beijing,China

摘要

骨关节感染在世界范围内普遍存在，并可导致相当高的患者发病率。尽管医学不断进步，仍有很大比例的患者持续残疾、功能受限、生活质量较低，特别是感染结核杆菌的患者。骨关节结核(TB)在发达国家约占肺外结核的15%，在中国约占40%，通常导致死亡或长期致残。有合并症的患者，特别是免疫功能低下的患者，比其他健康患者的预后更差。重要的是，治疗骨关节感染通常需要手术干预，在手术前进行药物治疗，以完全消除病变部位的细菌。因此，在制定有效的治疗方案前，早期明确感染病原体至关重要。

脓肿组织是鉴定骨关节感染病原体的主要样本类型。脓肿的形成是宿主对细菌入侵的免疫反应，中性粒细胞可对病原体进行破坏。因此，脓肿主要由入侵细菌清除后残留在组织中的死亡中性粒细胞组成。细菌培养被认为是检测脓肿细菌的黄金标准，根据感染部位细菌的生长速度，一般需要几天到几个月的时间才能得出结果。然而，脓肿内免疫细胞与致病菌之间的相互作用显著降低了细菌活力，导致细菌难以通过培养检测出来。尽管PCR分子诊断为细菌检测提供了中等灵敏度的检测方法，但该方法依赖预判。因此，迫切需要开发新的特异性诊断方法，以快速、准确地鉴定感染部位的病原体。

目前，宏基因组二代测序(mNGS)能够从单个临床样本中快速完成病原体检测和物种鉴定，缩短了检测时间，可帮助临床及时开展有效的治疗。本研究回顾性分析医院收治的被诊断为医院记录。并对每个患者的脓肿样本进行了病原菌培养、GeneXpertMTB/RIF检测和mNGS检测，以便评估mNGS在诊断未感染HIV人群中骨关节感染的准确性。

参与者

该研究共收集82例骨关节感染患者的脓肿样本。82例患者中，52例为男性，平均年龄为54.6岁。所有患者在感染部位均有疼痛感，只有48.8%的患者在入院前出现发烧。最常见的合并症为低白蛋白血症(17.1%)和糖尿病(15.9%)（表1）。

mNGS测序

对82例患者的脓肿样本进行mNGS。mNGS可鉴别所有病例中潜在的与骨关节感染相关的病原体，包括53例细菌(64.6％)，21例分枝杆菌(25.6％)，7例真菌(8.5％)和1例(1.2％)放线菌(图1)。每种病原体的测序reads数为每个样本1—5.7×reads。检测出的82种病原体按种水平分类可分为32种，结核分枝杆菌复合群(MTBC)检出最多(17/82，20.7％)，其次是金黄色葡萄球菌(14/82，17.0％)和布鲁氏菌(5/82，6.1％)。以常规细菌培养和GeneXpert做为金标准，mNGS检测的灵敏度为.0%。

mNGS与常规培养检测结果比较

与mNGS检测结果相比，常规培养的阳性结果中，细菌和分枝杆菌的检出率分别为43.4%和57.1%(表2)。将常规培养检测结果与所有样本的实验室检测结果进行比较，常规培养仅在40个样本中识别出病原菌，检出率为48.4%，这一比率明显低于mNGS检测结果。而且，培养阳性组的测序reads数明显高于培养阴性组(图2)。

mNGS检出的17例结核病例中，仅10例被MGIT评估为阳性，检出率为58.8%。GeneXpertMTB/RIF检测出15例，检出率为88.2%。值得注意的是，MGIT评估为阳性的样本，mNGS检出reads数大于10条，GeneXpertMTB/RIF检测为阳性的样本，mNGS检出reads数大于3条。

临床结果

根据骨关节脓肿样本病原体的鉴定结果，患者接受了mNGS指导下的药物治疗。在接受治疗的82例患者中，76例(92.7%)在治疗后3个月的随访中获得了良好的结果，6例(7.3%)患者出现不良结果，包括3例(3.7%)治疗失败和3例(3.7%)死亡（分别因播散性脑膜炎、急性肾功能衰竭、心脏衰竭而死亡）（表3）。

结论

宏基因组二代测序可以提高临床实践中难以检测的病原体的诊断率。与传统培养相比，mNGS在检测脓肿样本时具有更高的病原体检出率。脓肿样本中含有大量的死细菌和死亡中性粒细胞，尽管有少量病原体从吞噬体逃到细胞质中，但脓肿内病原菌的低生存力导致脓肿样本中病原菌难以通过传统培养方法检测到。该研究显示了mNGS在脓肿样本中检测病原体的应用价值，从而确保及早开始有效治疗，最大限度地减少永久性功能丧失甚至死亡。

探因医学科技有限公司

探因医学科技有限公司是专注于病原微生物临床分子诊断产品研发和mNGS临床测序服务的高科技企业，是国内最早一批进入病原体宏基因组二代测序临床应用赛道的企业，现有团队余人。公司已在上海、广州等多地设立医学检验实验室，业务范围覆盖北京、上海、广东等全国多个区域，已与全国医院开展临床与科研合作，科研项目达百余项，团队已发表SCI高影响因子文章数篇。在国家临检中心组织的全国下呼吸道感染宏基因组测序室间质量评价中，探因医学斩获三项满分。作为国内病原微生物检测领域的先驱者，探因医学将始终坚持“探渊寻隐，识原明因”的信念，与临床专家共同努力一道攻克病原体精准诊断的技术难点，用先进的医疗产品与服务为大众的健康保驾护航。

转载请注明：http://www.njlz2010.com/hbwh/12063.html