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宏基因组测序（mNGS）与靶向测序（tNGS）在BALF样本中的病原检测价值

学术   2023-05-23 16:49   山东  

导读

病原微生物宏基因组二代测序（mNGS）以全面、高效、无需预设等优势，获得临床的广泛认可，目前已经成为感染病因诊断的主要检测手段。
然而临床样本中，宿主信息往往占测序数据量中的90%以上，而微生物的信号相对较弱，因此可能存在宿主基因干扰、分型困难等局限性，为了解决这一技术困境，病原靶向测序技术应时而生。




病原靶向测序（tNGS）通过超多重PCR扩增与高通量测序两种技术的结合，能够对测样本中几十种至上百种已知病原微生物及其毒力和/或耐药基因进行检测。

对低浓度的病原微生物的检测，特别是其毒力和/或耐药基因检测，与病原宏基因组测序（mNGS）相比，tNGS具有病原谱范围明确，可覆盖临床常见病原体、测序成本低等优势。

因此，tNGS在临床检验领域正受到越来越多的关注。



                                 


宏基因组测序（mNGS）与靶向测序（tNGS）都是基于高通量测序技术和其他辅助分子检测技术的病原检测方法。

两者的区别在于为NGS准备或提供不同的检测靶标。应用层面，最大的区别是不同的病原种类覆盖范围和检测成本。而对于二者敏感性、特异性、准确性等检测性能指标，目前少有全面系统的评价。

支气管肺泡灌洗液（BALF）标本是呼吸道感染病原体检测的常见样本及理想标本，检测结果能够较好辅助呼吸道相关感染的病原学诊断，临床应用比较成熟。

本研究以BALF为标本，将mNGS和tNGS两种方法检测的结果与复合临床标准进行比较，验证这两种方法的病原学检测性能。



材料和方法



2019年12月至2021年1月从约翰霍普金斯医院收集BALF样本。
1
临床检测方法



革兰氏染色和定量需氧细菌培养、军团菌培养、真菌染色和培养、严重急性呼吸综合征冠状病毒2 PCR、呼吸道病毒多重PCR、巨细胞病毒多重PCR




肺孢子菌直接荧光抗体染色或PCR检测



曲霉半乳甘露聚糖抗原测试






分枝杆菌染色和培养、结核分枝杆菌PCR(Xpert MTB/RIF；Cepheid)








2
检测流程





结果






1
检测效能比较
灵敏度/检测限度、精度和交叉反应性：
共计201份BALF标本进行mNGS和tNGS检测和分析。

mNGS流程从173个标本中检测到了2995种潜在病原体(2860种细菌、4种分枝杆菌、98种病毒、18种真菌和15种寄生虫)，28份标本检测为阴性。tNGS流程从123份BALF体液标本中鉴定出294种潜在病原体（247种细菌、1种分枝杆菌、43种病毒和3种真菌)；78例标本检测为阴性。

总体而言，mNGS和tNGS对细菌、真菌和病毒的检测范围相当。
两个检测流程的重现性为100%。
2
方法学性能

NGS结果由三名微生物学家组成的小组进行评估，并使用约翰霍普金斯医院微生物实验室开发的BALF培养标准进行解释。应用结果解读标准后得到的结果与多种临床检测诊断方法进行比较，以确定检测方法的性能特征。






tNGS流程总体准确性为65.6% （95%置信区间59.2%-71.5%）阳性预测值（PPA）为45.9%和阴性预测值（NPA）为85.7%。


mNGS流程总体准确性为67.1%（95%置信区间为60.9-72.9%），PPA为56.6%，NPA为77.2%。



因此，对于成人肺部感染，tNGS在呼吸道病原微生物检测方面

的效能与mNGS相当。tNGS每个样本的测序成本更低。







讨论和结论



tNGS流程与mNGS相比：
需要更多的时间和试剂来制备文库，但简化了生物信息学分析。

基于mNGS的BALF标本检测方法应该被认为是标准方法的补充,mNGS流程的价值可能在于检测稀有、非典型或未知的病原体。而tNGS的检出优势在临床常见病原体。两种检测手段相互补充，适用于临床上不同的使用场景，共同助力临床感染精准诊疗。



tNGS产品



1
产品优势


2
tNGS送检建议

 


参考文献：Gaston DC, Miller HB, Fissel JA, et al. Evaluation of Metagenomic and Targeted Next-Generation Sequencing Workflows for Detection of Respiratory Pathogens from Bronchoalveolar Lavage Fluid Specimens. J Clin Microbiol. 2022;60(7):e0052622. doi:10.1128/jcm.00526-22


 http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzA5OTYzMTIwOQ==&mid=2669223282&idx=1&sn=c06d2fe73c5855a02e1a6634d023556d
星齐医学
星齐医学（原齐鲁医学检验所）是由上海复星健康科技（集团）有限公司、齐鲁医疗投资管理有限公司和山东高速城乡发展集团有限公司联合组建的集医学检验、病理诊断、人才培养、科学研究、社会服务于一体的第三方医学检验机构。
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