mNGS在感染性疾病诊断中的意义

曾经给自己的科普围了个篱笆，就是不超过感染病、微生物和抗生素，因为我本人的见识实在是捉襟见肘，一旦迈出了这道篱笆墙就举步维艰，但是现在测序技术来势汹汹，实在是没有办法装着看不见。

20世纪90年代。首次采用一代测序技术完成了流感嗜血杆基因组全序列测定。这是人类历史上第一次运用测序技术，后来十几年这项技术仿佛被封印一般。

一个人被杀头前，据说是不害怕的，还有会说一些“十八年后还是一条好汉”之类的豪言壮语。果不其然在18年后的2008年，澳大利亚3例接受了同一名捐助者不同器官的移植受者，与捐献者先后死于脑病相关的疾病。传统病原学、免疫学、分子生物学手段均未检出病原。供体和受体的部分组织样本经下一代测序技术(next-generation sequencing NGS)分析，均提示存在沙粒病毒的感染，后经其他手段加以证实。由此开启了NGS在感染性疾病病原检测应用的先河。但是发扬光大的是下一代测序技术宏基因组测序技术mNGS。

mNGS就是对待测标本中的全部核酸成分进行“鸟枪法”大规模平行测序，再通过对测序数据的生物信息学分析，获取标本中完整的核酸序列信息。进而明确其中微生物的种类、数量等构成信息，及其耐药、毒力等特征或机制信息。mNGS无需靶向扩增。不需预知病原基因组序列信息，因而能够检测包括细菌、病毒、真菌、寄生虫等在内的所有病原，这就像打仗时的地毯式轰炸。地毯式轰炸浪费的是弹药，地毯式测序浪费的是钞票，一次mNGS收费动辄三千五千，且不入医保。

三五千块钱，买的只是一个病原微生物名字，短的3个字，长的也不超过10个字，用一字千金来形容也不过分了，既然花费患者这么多的钱，医生也从中或多或少捞取了一点油水(开单费500上下)，所以也有必要好好学习测序的一些理论，更好地来解读这个报告。

概念这个东西比较乏味，不适宜在科普文里大书特书。一旦大书特书，读者就不愿意看，读者不愿意看的科普文，你也就是科普了一个寂寞。这里重点就说一个相对丰度，这个指标作为判断何为感染病原菌的重要指标受到以下因素显著影响:(1)病原菌基因组大小的差异。(2)细胞壁成分对核酸提取效率影响巨大，检测流程对难裂解病原(如真菌、结核杆菌等)的处理流程及其质量高低对不同病原核酸的相对丰度也有很大干扰。(3)建库质量同样影响样本中各病原核酸的相对丰度，导致检出结果与实际总量不一致。

地毯式轰炸的效果，因为地形的不同有着截然的区别。如果对非洲大草原进行轰炸。基本上那些狮于斑马长颈鹿没有一个跑得了，如果你对复杂的荒山野岭进行轰炸，那么穿山甲，黄鼠狼之类的就能死里逃生，同样mNGS对不同部位感染病原菌的检测效能表现出巨大差异:对呼吸道标本，mNGS能够检出培养阳性标本中81.7%-94.8%，对于中枢神经系统感染，mNGS仅能够检出22.4%的常规检测方法(包括涂片、培养以及血清免疫学检测)无法明确的病原菌，但却漏检了44.8%的常规检测方法可以明确的病原菌。因此在常见细菌性病原(特别是可培养病原)的检测敏感性上未必拥有很大的优势。

主要的原因就是控制报告时长和检测成本所致的有限测序深度，以及宿主核酸、污染核酸对检测和结果分析过程的干扰等因素，会使NGS检测常见病原的敏感性甚至低于常规培养方法。相比于努力提高常规检验手段的功效(例如高质量的直接涂片染色镜检、免疫学检测等)，短时间内提升NGS的作用对多数临床微生物实验室恐怕更难实现。

另外一个更扎心的消息是，我们一字千金买来的这个报告上的所谓病原，可能并不是真正的病原菌，反而误导了治疗。这就好比英雄们用生命和鲜血换来的情报，竟然是一条假情报，反而让我们的部队落入了敌人的包围圈，办法是有的，就是利用测序得到的生物信息分析病原菌的黏附、侵袭力、免疫逃避和毒素产生等与致病能力相关的基因特征。利用生物信息学技术分析临床标本的完整序列数据。结合医学微生物学、免疫学和感染学等方面的理论，推测不同病原菌在感染发生发展过程中所发挥的作用，帮助区分正常菌群、定植，感染等情况，这就需要医生既是微生物学家，免疫学家还是生物学家，据我所知生物学家是绝不屑来做医生的，他们都忙研发各种疫苗赚大钱。

这就是我要说的mNGS在感染病诊断中的意义，除了以上的缺点，其他都是优点。