宏基因组学第二代测序对肺部感染的临床指导价值

王霞 胡丹平 赵德军 颜金农 朱慧琳 陈恩国

肺部感染病原体种类繁多，不同病原体引起的肺部感染治疗方案不尽相同。随着广谱抗生素等使用，人体肺部感染病原体种类发生变化[1]。传统病原体检测方法存在阳性率不高、检测周期长等缺点[2]，影响疾病的早期诊断，延长疾病治疗时间、加重经济负担。随着宏基因组学第二代测序（metagenomics next generation sequencing，mNGS）[3]技术的出现，病原体的检出率及确诊率得到明显地提高。本次研究探讨mNGS 对肺部感染的临床指导意义。现报道如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料 回顾性选择2020 年2 月至2021 年5 月期间杭州市富阳区第一人民医院呼吸二科肺部感染43 例患者，其中男性23 例、女性20 例；年龄18～92 岁，平均年龄（51.32±11.26）岁；重症15 例、非重症28 例；所有患者肺部CT提示肺部病灶，有咳嗽咳痰、发热、胸痛胸闷、咯血、呼吸困难、胸腔积液等呼吸道症状与体征；并剔除肺部肿瘤、免疫性、肺血管病变及心脏病相关肺部病变患者。

1.2 方法 43 例患者均采用mNGS 技术和传统病原学检测技术进行病原体检测。mNGS 检测选择迅敏康测序平台，标本采集（38份肺泡灌洗液和5份静脉血液样本），送检迅敏康公司后进行进行分装、提取、纯化等样本处理。先通过DNA 片段化、修复末端、测序接头连接以及PCR 扩增等步骤制备文库，然后进行上机测序。再进行人工智能化分析，精准识别病原微生物，由权威临床微生物专家和临床专家结合长期临床经验和全球临床检验标准设定数据库权重基质，结合权重选举式菌种水平标记法自动快速分析解读。传统技术检测收集与送检mNGS的标本同时采集一分为二的38 份肺泡灌洗液和5份静脉血液样本，送检本院检验科进行涂片及培养等检测。

1.3 检测指标 比较mNGS 检测方法及传统检测方法的检测阳性结果、病原体种类数、检测时间等。

1.4 统计学方法 采用SPSS 16.0 统计学软件进行数据分析。计量资料以均数±标准差（）表示。计量资料比较采用t检验；计数资料比较采用χ2检验。设P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 检出病原体种类比较 43 例患者通过mNGS检测出69 种微生物，包括55 种细菌（37 种革兰阴性菌、18 种革兰阳性菌），支原体4 种，结核1 种，衣原体1 种，病毒3 种，真菌5 种。43 例患者通过传统检测方法检测出19 种微生物，包括11 种细菌（7 种革兰阴性菌、4 种革兰阳性菌），5 种真菌，1 种结核，2 种支原体。mNGS 在微生物总的检出种类数量明显高于传统检测技术，差异有统计学意义（χ2=7.85，P＜0.05）。

2.2 检测阳性结果比较 mNGS结果判读目前尚无统一的标准，临床医生对mNGS 与传统检测技术结果进行判读，通过结合临床表现、其他检验及影像学结果判定，43 例患者通过mNGS 技术检测，28 例检测出病原体并判读为致病原，且为单一致病原，灵敏度为65.12%，包括非重症患者18 例，灵敏度为64.29%；重症患者10 例，灵敏度为66.67%。通过传统检测技术16 例，灵敏度为37.21%，包括非重症患者9 例，灵敏度32.14%；重症组7 例，灵敏度46.67%。mNGS 检测总灵敏度、非重症患者和重症患者的灵敏度均明显高于传统检测技术，差异均有统计学意义（χ2分别=9.65、9.72、6.18，P均＜0.05）。

2.3 非重症肺炎患者与重症肺炎病原体检出的差异 mNGS 技术检测出非重症肺炎患者（28 例）中住院致病菌为细菌15 例（53.57%），结核分枝杆菌4 例（14.29%），mNGS 技术检测出重症患者主要致病菌为细菌9 例（60.00%），真菌3 例（20.00%），未测检出结核分支杆菌。

2.4 检测时间比较 mNGS 检测时间平均为（2.31±0.62）d，传统检测技术平均为（3.84±0.93）d，mNGS检测用时明显少于传统检测技术，差异有统计学意义（t=4.29，P＜0.05）。

3 讨论

mNGS 技术应用于临床尚需解决许多问题，包括标本中人类基因组的干扰、生物信息学分析、结果判断和解释等，特别是呼吸道本身为非无菌状态，大量定植菌核酸的存在给临床结果的判读带来了挑战[4]。mNGS 是新近发展起来的一种快速、高通量的获得核酸序列信息的技术。mNGS 为病原学诊断掀开新的篇章，通过实践了解其优势和缺点，并根据临床小心求证，充分发挥该技术的优势。

自2014 年在新英格兰医学杂志上首次报道1 例用二代测序技术诊断钩端螺旋体感染的病例以来，其诊断价值已迅速被认可[5]。2017 年有研究团队开展了关于mNGS 应用感染性疾病诊治的研究，发现mNGS 灵敏度高于传统培养，在结核、真菌、病毒和厌氧菌诊断方面优势更明显[6]，抗菌药物使用对mNGS 的影响小于传统培养，根据检测结果可以调整抗菌药物的治疗方案。还有团队研究表明，mNGS 技术对于耶氏肺孢子虫的敏感性高于传统的显微镜检和吉姆萨染色[7]。本次研究结果显示，mNGS 在微生物病原体种类数、灵敏度明显高于传统检测技术，检测时长明显少于传统检测技术，差异均有统计学意义（P均＜0.05），表明mNGS 检测病原体的灵敏度明显高于传统技术，检测时间更短，更精准，根据检测结果调整治疗方案可以明显受益，住院时间更短，节约治疗成本。

本次研究存在较多的不足，样本量较少，样本类型局限于肺泡灌洗液及血清，检测到病原体种类数较少，下一步研究团队将扩大样本量，研究分组更加精细化，进一步研究mNGS 技术，提高mNGS 对临床肺部感染诊治的应用价值。

综上所述，mNGS 技术检测微生物病原体种类数、灵敏度、精准性、检测时长均优于传统成熟的检测技术，结合临床表现调整治疗方案患者可以明显受益。