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李伟:微生物宏基因组测序(mNGS)用于什么情况?

微生物宏基因组测序(metagenomic Next-Generation Sequencing, mNGS)是一种无需培养、直接从临床样本中提取全部核酸进行高通量测序,从而无偏性地检测样本中所有潜在病原体(包括细菌、病毒、真菌、寄生虫)的技术。它凭借其广覆盖、高灵敏度和快速检测的优势,正在革新感染性疾病的诊断体系,主要应用于以下临床场景:

1. 疑难与危重感染,尤其是传统方法无法确诊时

这是mNGS的核心应用领域。当患者出现严重、复杂或罕见的感染症状,而常规的涂片、培养、血清学或靶向PCR检测反复阴性或无法明确病因时,mNGS可作为强有力的补充或终极诊断工具。

原因不明的重症肺炎/脑炎/血流感染:例如,在免疫抑制患者中出现快速进展的肺炎,或病因不明的急性脑膜炎/脑炎,传统检测可能因病原体罕见(如鹦鹉热衣原体、布鲁氏菌)、难培养(如诺卡菌、真菌)或已使用抗生素而失败。mNGS可直接从支气管肺泡灌洗液、脑脊液或血液中一次性筛查数千种病原体,快速锁定元凶。

发热待查:对于长期发热、经全面常规检查仍诊断不明的患者,mNGS通过对血标本的系统分析,有时能发现意想不到的病原体,如巴尔通体、人疱疹病毒6型等。

2. 免疫抑制患者的复杂与机会性感染

这类患者(如造血干细胞移植或实体器官移植后、长期使用免疫抑制剂、晚期HIV感染等)感染的病原体谱极为广泛,且常为混合、罕见或低毒力的机会性感染,临床表现不典型。

优势:mNGS的“无偏性”特性使其能同时检测细菌、病毒、真菌和寄生虫,尤其擅长发现巨细胞病毒、EB病毒、腺病毒等病毒激活,以及耶氏肺孢子菌、隐球菌、曲霉等真菌感染,甚至可同时检出共感染病原体,对指导精准抗感染治疗至关重要。

3. 新发、突发或罕见传染病病原体的鉴定与溯源

在应对突发公共卫生事件时,mNGS是病原体快速鉴定的关键技术。

新发传染病:当出现未知原因的聚集性疫情时,mNGS可直接从患者样本中读出疑似新病原体的全部或部分基因组序列(如2019年底对新型冠状病毒的快速发现),是病原体“发现”环节的核心工具。

罕见病原体识别:对于临床极少遇见、缺乏常规检测方法的病原体(如某些人畜共患病病原体),mNGS基于其序列比对的原理,只要有数据库支持,就能进行识别。

4. 局部、深部或培养困难样本的感染诊断

某些感染部位的样本病原体负荷低、培养条件苛刻,mNGS技术更具优势。

组织样本:如感染性心内膜炎的瓣膜组织、骨髓炎或深部脓肿的组织,mNGS能提高病原体检出率。

无菌体液:如关节液、胸腹水、脓肿穿刺液等,直接测序可避免培养的假阴性。

混合感染或定植干扰的呼吸道样本:通过生物信息学分析对序列进行半定量,辅助区分下呼吸道感染的真正病原体与上呼吸道定植菌,尤其在慢性肺部疾病患者中具有应用价值。

应用考量与局限性

尽管前景广阔,但应用mNGS需理性权衡:

成本较高:目前仍是一项昂贵的检查,需把握适应症,通常不作为一线筛查。

结果解读复杂:检测出的微生物序列需结合临床背景谨慎解读,区分是致病菌、定植菌还是环境背景核酸。阴性结果不能完全排除感染。

技术流程与标准化待完善:从样本处理、核酸提取、测序到生物信息分析的全流程尚未完全标准化,不同实验室结果可能存在差异。

对某些病原体类型的限制:对结核分枝杆菌等富含厚细胞壁的细菌,核酸提取效率可能受影响;对寄生虫的检测敏感性有时不及传统镜检。

总而言之,mNGS是一种变革性的病原体诊断技术,它最适合用于传统方法难以确诊的危重、复杂、特殊宿主感染以及新发突发传染病的病原学调查。临床应用中,应将其视为传统微生物检测技术的强力补充和延伸,而非替代。医生需在充分了解其优势和局限性的基础上,结合患者的具体病情、临床紧迫性和经济因素,做出最合理的检测决策,以实现精准诊断和有效治疗。

(李伟 河南省直第三人民医院 检验科 主管检验师)

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