宏基因组第二代测序技术在神经外科颅内感染病原学诊断中的应用价值

于海东,朱东,高麟,李海龙（包头医学院第二附属医院,内蒙古 包头 014030）

颅内感染是神经外科术后常见的并发症之一，虽然术前预防使用抗菌药物、规范手术操作等措施可降低其发生率，但由于侵袭性操作及植入物的增多，导致细菌可通过直接进入、血行性播散或逆行浸润而到达脑膜或脑脊液间隙，从而引起发热、呕吐，重者可出现意识不清、昏迷等临床表现，病情进展迅速，如果治疗不及时，往往可导致严重的后遗症甚至死亡，因此感染的早期识别及治疗至关重要。脑脊液细菌培养是明确颅内感染病原菌的常规方法，但是检测时间较长，无法满足临床早期快速诊断需要。宏基因组第二代测序技术可以在单个检测样本中识别所有潜在病原体，在临床感染病原学诊断领域具有良好的应用前景[1]。此次研究则分析宏基因组第二代测序技术在神经外科颅内感染病原学诊断中的应用价值。现报道如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料 选择我院2020年1月-2022年1月收治的18例神经外科手术后拟诊颅内感染患者为研究对象，两周后由3位神经外科专家共同判断是否确诊为颅内感染。18例神经外科术后拟诊颅内感染患者中男10例，女8例，年龄范围37-68岁，平均年龄（40.09±2.10）岁。纳入标准：①入组前接受开颅、内镜手术或者脑室穿刺引流术者。②术前无颅内感染表现者。③患者及家属均知情同意。排除标准：①既往有中枢神经系统感染病史、免疫系统缺陷。②曾经接受免疫抑制治疗。③配合度较低者。④中途退出者。本研究经医院伦理委员会审批通过。

1.2 方法 严格无菌操作进行腰椎穿刺或者抽取脑室引流管内脑脊液10mL，在完成所有必要检查后，剩余1-2mL脑脊液在-20℃条件下保存，12h内干冰运输到化验室检测平台进行脑脊液mNGS检测。具体操作：DNA提取和定量：1-2mL脑脊液样本离心取沉淀物，按照试剂盒步骤提取DNA，以生物分析仪结合PCR进行测序前质量控制，按照试剂盒操作手册进行DNA文库构建。上机测序：检测范围包括已知1428种细菌、1130种病毒、73种真菌、48种寄生虫和40种衣原体。生物信息分析：过滤掉长度＜35bp和低质量、低复杂序列后，生成高质量数据，通过BWA对比，去除人源序列，余下数据和专用微生物大数据库进行对比，并和生物信息分析，获得每种微生物序列深度和覆盖率。

1.3 观察指标 分析宏基因组第二代测序技术灵敏度、特异度、准确率。灵敏度=真阳性例数/（真阳性例数+假阴性例数）×100%，特异度=真阴性例数/（假阳性例数+真阴性例数）×100%，准确度=准确例数/每组对应总例数×100%。

1.4 统计学方法 将数据纳入SPSS20.0软件中分析，计量资料比较采用t检验，并以（±s）表示，计数资料采用χ2检验，并以率（%）表示，P＜0.05表示差异显著，有统计学意义。

2 结果

经临床复核，即3名神经重症专家对患者的临床资料、实验室检查及影像学检查进行综合判读并给出临床诊断，最终临床确诊神经外科术后颅内感染12例，未感染6例。mNGS检测诊断神经外科术后颅内感染的灵敏度和特异度及准确率分别为100%（12/12）、83.3%（5/6）、94.4%（17/18）；脑脊液细菌培养组灵敏度和特异度及准确率分别为66.7%（8/12）、50.0%（3/6）、61.1%（11/18）；宏基因组第二代测序技术灵敏度、特异度、准确率均高于常规脑脊液细菌培养组，差异有统计学意义（P＜0.05）。见表1。

表1 宏基因组第二代测序技术和脑脊液细菌培养灵敏度、特异度、准确率比较

3 讨论

正常状态下，由于有血脑屏障、脑膜、颅骨及头皮等组织的保护，中枢神经系统一般不容易发生感染，但手术破坏了这些屏障，导致颅腔和外界相通，微生物极容易进入颅腔并繁殖，致使患者颅内感染几率大大增加，从而引起严重的颅内感染。所以早期明确病原菌并尽快采取合适的抗生素治疗对降低感染死亡率、改善预后尤为重要[2]。

目前临床多依赖传统脑脊液培养作为中枢神经系统感染的病原体鉴定方法，但由于其原理是通过体外培养检出，周期较长，并且容易受到抗生素应用的影响，可使阳性率显著降低。mNGS是用二代测序技术，又称深度测序或高通量测序，能对样品中的所有基因序列进行测定。该方法不需要对引起感染的病原体类型有预先的猜测，因此能发现样品中所有的序列，可检测上万种微生物，对于感染患者的诊治具有重要作用。与传统微生物研究方法相比，宏基因组测序技术规避了绝大部分微生物不能培养、痕量菌无法检测的缺点，因此近年来在环境微生物学研究中得到了广泛应用。宏基因组第二代测序技术是以聚合酶链式反应为基础，非靶向检测样本种存在的细菌、真菌、寄生虫等病原体，具有高通量等特点[3]。并且宏基因组第二代测序技术检测时间较短，不会受到抗生素治疗的影响，目前已经成为多个感染领域的研究热点[4-5]。近几年业内开始研究其在中枢神经系统感染中的应用情况。有研究发现，基因组第二代测序技术在感染病原学诊断中准确率较高[6-7]。此次研究则分析宏基因组第二代测序技术在神经外科颅内感染病原学诊断中的应用价值，结果发现，宏基因组第二代测序技术灵敏度、特异度、准确率均高于常规脑脊液细菌培养组，差异有统计学意义。

综上所述，宏基因组第二代测序技术在神经外科颅内感染病原学诊断中具有一定价值，值得临床重视并推广。但本研究病例数少，为单中心研究，且研究对象均为开颅术后患者，具有一定局限性，探索mNGS更多的诊断价值仍需要更进一步研究。