研究发现，识别数百种疾病病原体的遗传方法“有前途”

在追求疾病的准确诊断的过程中，医生传统上使用多种方法——包括在各种各样的媒体上培养患者样本，查阅无数的医疗记录，并使用复杂的数学算法分析临床数据——试图确定导致感染的细菌、病毒、真菌或其他病原体。这种寻找通常是缓慢而费力的，而且所使用的过程可能不够广泛，无法找到特定的致病因子。

根据约翰霍普金斯大学医学研究人员最近的一项研究发现，一种解决方案可能是下一代测序(NGS)。NGS使临床医生能够同时对患者样本中发现的多条DNA链进行测序，并使用该分析从数百种可疑病原体中快速准确地识别出单一病原体。

2022年6月13日，美国微生物学会的一篇论文首次发表在网上临床微生物学杂志，研究人员比较了NGS系统的病原体检测能力-呼吸道病原体感染性疾病/抗微生物药物耐药性小组(rip) -与先前研究的NGS系统和标准护理(SOC)诊断方法的样本支气管肺泡灌洗．在这一过程中，支气管镜通过嘴或鼻子进入肺部，然后收集液体清洗以进行检查。

研究人员认为，他们的研究是首次比较NGS和SOC诊断呼吸道病原体的研究之一。

“我们评估了两种NGS诊断技术，其中一种是rcip，并发现在这两种情况下，NGS识别特定病原体的能力几乎与临床医生几十年来一直使用的一系列诊断测试相当，”该研究的资深作者Patricia Simner博士说，她是约翰霍普金斯大学医学院的病理学副教授。“虽然这在rip和NGS诊断方面表现出了很大的前景，但我们认为在NGS与目前的SOC方法相当或更好之前，还需要进一步完善技术。”

在他们的研究中，Simner和她的同事们首先评估了宏基因组NGS的诊断能力，这是先前研究的工作流程，在此过程中，从支气管肺泡灌洗中获得的所有DNA都被测序，包括患者独特的遗传物质(“宿主读”或“人类读”)和受欢迎的病原体(“微生物读”)。除去宿主DNA后，临床医生可以集中精力寻找剩下的DNA遗传物质希望能找到微生物读数并最终确定病人的病因。

在他们实验的第二部分，研究人员评估了一种不同的NGS方法，使用rip系统，称为靶向NGS。在这种方法中，患者呼吸样本中的所有东西都像宏基因组NGS一样进行测序，但捕获探针(在结构上与特定病原体的DNA相对应的单链DNA的微小片段)被用于增强搜索能力。

“使用NGS来寻找病原体的遗传特征类似于在图书馆中搜索一个特定主题的大量书籍的信息，”该研究的主要作者、医学博士大卫·加斯顿(David Gaston)解释说，他曾是约翰·霍普金斯大学医学院的病理学研究员，现在在范德堡大学医学中心工作。“使用宏基因组NGS，你必须阅读所有的书籍，才能找到涉及该主题的书籍。但对于有针对性的NGS，你首先要求图书管理员提取那些最有可能包含该主题的书籍，然后进行更有针对性、更有前景的搜索。”

研究人员发现，宏基因组和靶向NGS的有效性随着所寻找的生物类型而变化。他们报告说，两种NGS方法都成功地识别了病毒，其中疱疹病毒最容易被发现。细菌和分枝杆菌(包括引起结核病的有机体)的结果接近SOC诊断的水平，但随着生物体数量的减少而下降——即使在靶向NGS中使用捕获探针。两种方法都不能很好地检测真菌。

总的来说，研究人员发现，RIPP目标工作流与传统诊断的一致性达到了66%。更具体地说，他们指出，46%的目标NGS用于检测具有临床重要性的病原体，86%的目标NGS用于显示病原体不存在。

除了从支气管肺泡灌洗液中准确识别300多种病原生物的潜力外，研究人员认为靶向NGS也显示出巨大的希望，有一天能够揭示病原体中约1200种遗传标记，这些标记表明哪些生物最有可能抵抗抗生素。

加斯顿说:“总的来说，目前宏基因组和靶向NGS的准确性都接近当前诊断程序的准确性，这是我们研究的一个主要成果。”“我们发现NGS可以检测到很多病原体，但不是所有病原体，在某些情况下，两种NGS方法都可以识别传统诊断方法遗漏的病原体。”

“目前使用NGS作为微生物诊断工具有利弊，”Simner说。“例如，rppp靶向工作流程需要更多的时间和试剂，但对结果数据的生物信息学分析较少。另一方面，宏基因组NGS技术要求不高，但需要更复杂的分析。”

基于他们的发现，研究人员认为宏基因组和靶向NGS工作流程目前都可以被认为是SOC诊断技术的补充，但还不能取代SOC诊断技术。他们相信，经过进一步的改进，NGS系统有一天可能会成为呼吸道病原体诊断的标准。

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