宏基因组学新一代测序技术诊断尿放线杆菌肺炎一例

尿放线杆菌(Actinobacillus ureae)又称尿巴斯德氏菌,为无运动能力且无孢子的革兰氏阴性杆菌,是一种非常罕见的细菌[1]。目前鲜有文献报道其作为人类的致病性感染微生物,尚未有研究通过宏基因组测序方式确诊尿素放线杆菌肺炎病例。本文对我院一例经肺泡灌洗液基于宏基因组新一代测序技术(metagenomics next-generation sequencing,mNGS)确诊尿放线杆菌肺炎患者的临床资料进行分析,以增强临床医师对尿放线杆菌肺炎的诊断和认知能力,报告如下。

宏基因组学测序技术在成人医院获得性肺炎中的临床应用专家共识

医院获得性肺炎主要是指包括细菌、真菌、病毒、原虫及支/衣原体等病原体在入院48 h后引发的各类肺实质炎症。对于不明病原体感染的医院获得性肺炎,宏基因组测序技术能够检测几乎所有病原体核酸,所以该技术尤为适用于病原检测。宏基因测序技术实验流程操作略显繁琐,分析流程复杂,检测结果冗长,因此对实验室操作人员及解读人员的素质要求颇高,对相关的质量控制也需要标准化。简述了该技术在医院获得性肺炎中的应用及关键环节的质量控制。

宏基因组学二代测序技术诊断先天性结核病1例

1病例资料患儿,男,27天,因“咳嗽7天,发热3天,呼吸困难15小时”于2020年12月6日由当地医院转入我院。患儿系第1胎第1产,胎龄34+1周,出生体质量2 150 g,后因早产、新生儿呼吸窘迫综合征于当地医院住院治疗18天治愈出院。出院后未接触母亲,由祖母携带人工喂养。未接种卡介苗及乙肝疫苗。无家族史,否认传染病接触史。

宏基因组学第二代测序技术与传统实验室微生物培养在支气管扩张病原学诊断中的比较

目的研究宏基因组学第二代测序技术(mNGS)与传统实验室微生物培养在支气管扩张病原学诊断中的价值,为临床提供参考。方法选取百色市人民医院2021年9月至2022年10月收治的170例支气管扩张症患者为研究对象进行回顾性分析,根据检测方法不同分为mNGS组(65例)和实验室培养组(105例)。根据患者自我选择用药情况将需调整抗生素使用的43例患者分为mNGS1组(22例)、传统培养组(12例)及经验组(9例)。收集其经纤维支气管镜防污染-肺泡灌洗液的常规微生物检查结果,分离培养检查结果及临床宏基因学组检测结果等临床资料,比较实验室培养与mNGS检测阳性率及不同用药状态下患者转归情况。结果mNGS检测阳性率高于实验室培养(P<0.05)。mNGS1组患者平均住院时间短于传统培养组、经验组,mNGS1组患者白细胞计数、中性粒细胞计数、C反应蛋白及白细胞介素-6水平低于传统培养组、经验组(P<0.05)。结论mNGS在支气管扩张病原学诊断中具有一定优势,诊断阳性率更高,对患者经验用药具有一定帮助,能够缩短住院时间,降低炎症因子水平,值得临床应用。

宏基因组新一代测序技术诊治感染性疾病1例

本文报道了1例因肺部感染合并腹腔感染引起发热的老年男性患者,传统培养未明确病原微生物,经验性抗感染治疗后患者仍持续发热,感染加重,结合病史并完善全血标本病原微生物DNA高通量基因检测明确为G^(+)葡萄球菌属感染,通过针对性治疗,患者感染得到控制。病例资料患者男,78岁,主因“发热伴发现胰腺占位1个月,加重1周”于2019年7月16日收入北京水利医院内科病房。

全基因组测序在肿瘤领域的应用现状与未来趋势

数十年间,传统肿瘤治疗手段均是“一刀切”,而忽视了驱动肿瘤发生发展的基因变异。1990年发起的“人类基因组计划”,以及新一代测序技术的出现,加速了癌症基因组学的发展。癌症基因组图谱(TCGA)计划于2005年提出,标志着癌症基因组测序工作的开始。预计到2030年,进行基因组测序的肿瘤患者数量可达到上亿。在肿瘤领域,临床中的基因组测序目前是利用外显子组进行测序,但外显子仅占人类基因组的1.2%。

宏基因组学二代测序技术在感染性呼吸系统疾病病原体诊断中的应用进展

呼吸系统感染发病率高,早期明确感染的病原体是提高治愈率、降低死亡率的关键。目前病原体培养仍是临床病原学诊断的主要方式,但其敏感性低、耗时较长,不利于早期诊断和治疗。宏基因组学测序技术具有覆盖病原体广泛、快速、无偏倚、无需特异性扩增的优势,在鉴定罕见、混合感染、免疫抑制患者感染和常规检测方法难以检测到病原体的诊断中有较高的临床应用价值;但其也有特异性较低、公认判读标准缺乏、测序结果与治疗关系不明确、耐药基因检测困难、价格较高等不足。在临床应用中,宏基因组学测序与传统微生物检测技术具有相互补充的作用,两者结合使用能够提高临床诊断效能。本文就近年来宏基因组学测序方法在临床的应用进展进行综述。

应用新一代测序技术测定大室别藻苔虫线粒体基因组全序列

线粒体基因组的获得传统上通常是采取长PCR结合鸟枪法或步移法测序。近年来新一代测序技术蓬勃发展,以454,Solexa和SOLiD测序平台为代表。应用新一代高通量测序技术(Solexa)并结合巢式PCR扩增,完成了大室别藻苔虫(Membranipora grandicella)的线粒体基因组全序列。大室别藻苔虫线粒体基因组是目前国际上获得的第一条苔藓动物软壁亚目线粒体基因组全序列,基因组全长为15 861bp,比已完成的4种苔藓动物线粒体基因组略大。大室别藻苔虫线粒体基因组包含13个蛋白质编码基因、2个核糖体RNA基因和20个转运RNA基因。通过与已测得的苔藓动物进行比较,发现目前已完成的5个苔藓动物线粒体基因组的基因排列顺序显著不同。苔藓动物线粒体基因组基因排列的比较,今后可能会成为探讨该类群系统演化关系的重要信息来源。

宏基因组新一代测序技术快速诊断耶氏肺孢子菌肺炎1例

肝衰竭是由多种原因引起的肝细胞合成、解毒、代谢及生物转化功能严重障碍或失代偿,并发以黄疸、凝血功能障碍、肝性脑病、腹水等为主要表现的一组临床症候群。肝脏是一个免疫器官,肝衰竭后机体免疫功能低下,微生态失衡,极易并发侵袭性真菌感染,尤以肺部多见。肺部真菌感染缺乏特异性临床表现及影像学改变,早期明确诊断极其困难。因此,采用恰当的检测方法尽早明确致病菌对优化治疗方案具有重要临床意义。本文报道1例通过采用宏基因组新一代测序技术快速诊断药物性肝衰竭合并耶氏肺孢子菌肺炎并获得成功救治病例。

宏基因组学第二代测序技术对比传统实验室微生物培养在脓毒症病原学诊断中的优势

目的通过对宏基因组学第二代测序技术(mNGS)获得的病原体与实验室培养结果进行对比,了解mNGS在脓毒症病原学诊断中的优势及其临床指导意义。方法将入选的脓毒症患者的标本(肺泡灌洗液、痰液、血液、脑脊液、胸水、腹水、分泌物等)同时送检mNGS和实验室细菌培养,对结果进行对比分析,评价mNGS在脓毒症病原学诊断方面的临床价值。结果mNGS的阳性率为78.9%;细菌培养的阳性率为40.4%(P<0.05)。通过mNGS共检出致病病原体57种,其中细菌31种,真菌16种,病毒7种,非典型病原体3种;细菌培养共检出病原体24种,其中细菌18种,真菌6种。以培养结果为金标准,mNGS的敏感度为76.2%,特异度为29.8%,阳性预测值为42.3%,阴性预测值为64.8%。根据病原学结果的抗生素调整将患者分为三组:按mNGS调整为mNGS组、经验性调整为经验组、按培养结果调整为传统培养组。mNGS组ICU住院时间更短(P<0.05),培养组降钙素原下降更明显(P<0.05)。结论mNGS在感染性疾病病原体的诊断方面较传统微生物培养时间更短,阳性率更高,在少见病原体、罕见病原体诊断方面有显著优势,可缩短患者ICU住院时间。

宏基因组下一代测序技术在肺部感染中的临床应用

由细菌、病毒或真菌等病原体引起的肺部感染在全球范围内的发病率和死亡率呈上升趋势,是导致生命死亡的主要原因之一[1-2]。作为一种呼吸道感染性疾病,肺部感染可引起多种并发症[3],特别是在基础疾病多、免疫功能差的患者中[4],将极大的影响患者的预后[5]。由于患病环境、患病人群、疾病严重程度、检测技术的不同,致病微生物也不尽相同[6]。同时多种多重耐药菌以及新型病原体的大量出现,也给临床医生在抗菌治疗时带来了挑战[7]。因此尽早识别微生物病原体、确保精准抗生素治疗是至关重要的[8]。然而目前明确病原体的传统检测方法,耗费时间长且检出率低下[9],在我国有近半数肺部感染患者的病因诊断尚不明确[6],仅能在30%~40%的CAP患者中识别病原体[10-11]。新型的病原体诊断工具mNGS也因此备受青睐。mNGS通过对提取的DNA或RNA进行直接测序,可以对样本中存在的几乎所有病原体进行无偏移检测[12-13]。理论上mNGS不仅可以检测临床样本中的任何微生物[14],而且可以区分病原微生物和背景共生菌[15]。mNGS以其快速且精准的检测优势,可帮助临床迅速和准确的控制感染[16-17]。

宏基因组学第二代测序技术对比传统微生物培养在慢性子宫内膜炎病原学诊断中的优势

目的通过对比宏基因组学第二代测序技术(mNGS)与传统微生物培养在慢性子宫内膜炎病原学检测结果的差异,了解mNGS在慢性子宫内膜炎病原学诊断中的优势。方法选取2017年1月至2021年12月我院生殖中心慢性子宫内膜炎的不孕症患者共计500例,同时取子宫内膜标本送检,每份标本均分为2份,1份行传统微生物培养法检测病原体,另1份行mNGS法检测病原体,统计治疗前两种方法检测出的病原体数量与种类、微生物检出阳性率以及两种检测方法的一致性,并于治疗后对两种方法的复检阳性率进行比较。结果传统微生物培养法的检出阳性率为20.80%;mNGS法的检出阳性率为79.40%,有显著性差异(P<0.05)。通过传统微生物培养法共检出104例,致病菌包括:肺炎克雷伯杆菌、大肠埃希菌、链球菌、粪肠球菌等。通过mGNS法共检出397例,除上述致病菌外,还检测出了细菌(阴道加德纳菌、金黄色葡萄球菌)、病毒(巨细胞病毒、乳头状瘤病毒)、支原体(解脲脲原体)。在500例子宫内膜标本中,两组检测结果完全不一致的有105例(21.00%),检测结果不完全一致的有241例(48.20%),检测结果完全一致的有154例(3.00%)。经后续治疗后,传统微生物培养法复检阳性率为13.46%,mNGS法复检阳性率为15.87%,有显著性差异(P<0.05)。以培养结果为金标准,mNGS的敏感度、特异度、阳性预测值、阴性预测值分别为85.39%、58.92%、68.47%、61.09%。结论mNGS法在慢性子宫内膜炎病原体的诊断方面较传统微生物培养法敏感度更高,对病原体检出能力更强,尤其在少见病原体诊断方面更具优势。

宏基因组学技术分析山羊瘤胃病毒的多样性

反刍家畜瘤胃内微生物丰富多样,病毒(主要是噬菌体)亦是其重要组成部分。瘤胃内所有的病毒可统称为瘤胃病毒组(ruminal virome),可以利用宏基因组学(metagenomics)技术进行研究。解析山羊瘤胃病毒组的组分及功能有望更全面地了解其在瘤胃微生态区系中的地位和作用。为使测序结果能覆盖瘤胃中绝大部分病毒群落,不仅在样品的预处理阶段要尽量避免病毒样颗粒的损失,而且要保证瘤胃病毒组总DNA的提取质量和产量均满足宏基因组测序的要求。本研究比较了制备瘤胃液病毒组分的4种流程:(P1)离心+稀释、(P2)离心+稀释+过滤、(P3)离心+稀释+过滤+聚乙二醇沉淀、(P4)离心+稀释+过滤+聚乙二醇沉淀+氯仿处理。提取核酸后采用Illumina Novaseq 6000平台对瘤胃病毒基因组DNA进行测序,并对病毒群体结构进行分析比较,以筛选出瘤胃病毒组样品制备的最优流程。结果表明,聚乙二醇沉淀有助于病毒核酸提取,而氯仿处理过度影响病毒组分产量;山羊瘤胃内病毒群落主要是尾状病毒目的长尾病毒科、肌尾病毒科和短尾病毒科噬菌体。研究结果为深入分析噬菌体在山羊瘤胃微生态区系中的作用奠定了基础。

气管镜下宏基因组学二代测序技术在肺癌鉴别诊断中的临床应用价值

目的:探索气管镜下宏基因组学二代测序技术在鉴别诊断肺癌的临床应用价值。方法:选取32例肺癌患者(M组)、20例肺部非肺癌肺部疾病患者(MN组)以及同时期进行体检的18例健康人群(N组)作为研究对象。采用宏基因组学二代测序技术分析三组研究对象咽部以及肺泡灌洗液的菌群特征,比较三组研究对象微生物菌群的物种丰度差异;同时通过对研究对象进行代谢组学分析,以找出临床上肺癌患者确诊的潜在标志物。结果:对于咽部微量菌群而言,M组患者Shannon以及Simpson指数明显低于N组、MN组(均P<0.05);常见的菌门分别为拟杆菌门、厚壁菌门、变形菌门与梭杆菌门,N组患者厚壁菌门与梭杆菌门丰度与M组、MN组比较差异有统计学意义(均P<0.05)。对于肺泡灌洗液微量菌群而言,N组患者Shannon以及Simpson指数明显高于M组、MN组(均P<0.05);常见的菌门分别为拟杆菌门、厚壁菌门、变形菌门、梭杆菌门、放线菌门与螺杆菌门,N组患者厚壁菌门与梭杆菌门丰度与M组、MN组比较具有统计学差异(均P<0.05),MN组患者放线菌门丰度与M组、N组比较具有统计学差异(均P<0.05)。经过筛选和挖掘三组间菌群存在差异且找出三个潜在标志物分别是葡萄球菌属、链球菌属和硒单胞菌属,根据研究结果表明,这三种菌属诊断鉴别肺癌的价值最高。其中他们的准确度分别是0.93、0.88、0.66;精度分别是0.88、0.75、0.63。结论:宏基因组学二代测序技术用来预测诊断肺癌是有一定运用价值的。葡萄球菌属、链球菌属和硒单胞菌属可作为肺癌诊断的潜在标志物。

宏基因组学技术在蔬菜发酵中的应用

发酵蔬菜历史悠久、风味独特,深受广大人民群众的喜爱。蔬菜发酵中微生物群落结构多样性及不同代谢途径对产品的风味、品质与安全具有重要的影响。目前,高通量测序技术以通量高、准确率强等优势逐渐成为蔬菜发酵微生物群落研究中的重要工具。以高通量测序技术的宏基因组技术为起点,综述了宏组学技术对四川泡菜、东北酸菜和东北辣白菜不同腌制环境中微生物群落多样性、结构和潜在基因功能的研究进展,以及各地区微生物菌群与品质之间的相关性分析,为宏基因组学技术在蔬菜发酵行业中微生物的检测和产品品质的优化提供理论支撑。

宏基因组学二代测序技术协助诊断Lemierre综合征1例报告

Lemierre综合征(Lemierre syndrome,LS)是一种不常见但具有致死性的厌氧菌性脓毒症。其典型特征为近期口咽部感染史,具有颈内静脉血栓形成的临床或影像学证据,查血能检出厌氧性病原体,特别是坏死梭杆菌。除原发口咽部感染灶外,LS常累及肺部,患者可出现肺部阴影。以往对于LS的病原学鉴定常依赖于细菌培养,而细菌培养耗时长且阳性率低。本文报告1例通过宏基因组二代测序技术(metagenomic nextgeneration sequencing,mNGS)协助诊断并明确病原体的LS患者的诊治经过。

新一代测序技术在养猪中的应用

新一代测序技术以其高通量、高信息量为优势,随着检测成本的降低及技术的迭代,在养猪中已经逐步得到应用,成为必不可少的技术工具。本文首先对常用的测序技术(全基因组测序、宏基因组测序、外显子测序、简化基因组测序和转录组测序)进行概述,继而对其在养猪中的应用进行综述,最后做出总结并对其应用前景加以展望。

宏基因组测序技术在颌面部间隙感染细菌分布中的研究

目的对比分析宏基因组测序(mNGS)与常规细菌培养在检测颌面部间隙感染致病微生物方面的差异与一致性,为临床早期明确颌面部间隙感染致病菌提供新的检测方法。方法收集2020年3—6月就诊于郑州大学第一附属医院的16例口腔颌面部间隙感染患者的临床资料,分别使用mNGS及常规细菌培养方法对脓液进行检测,对两种方法的检验结果进行分析比较,包括检验周期、阳性检出率、厌氧菌、兼性厌氧菌及需氧菌检出率、病原菌分布、相对物种丰度、耐药基因。结果mNGS平均检验周期为(18.81±3.73)h,细菌培养的平均检验周期为(83.25±11.64)h,前者短于后者(P<0.05)。mNGS的阳性检出率100%(16/16),常规细菌培养的阳性检出率31.25%(5/16),前者高于后者(P<0.05)。mNGS厌氧菌检出率为93.75%(15/16),细菌培养厌氧菌检出率为0(0/16),前者高于后者(P<0.05);mNGS的兼性厌氧菌检出率为75.00%(12/16),细菌培养的兼性厌氧菌检出率为25.00%(4/16),前者高于后者(P<0.05);mNGS的需氧菌检出率为25.00%(4/16),细菌培养的需氧菌检出率为12.50%(1/16),前者高于后者(P>0.05)。在mNGS检测出的15种致病菌中,3种为革兰阳性菌,12种为革兰阴性菌;49种非致病菌中,16种为革兰阳性菌,32种为革兰阴性菌,1种为真菌。结论与常规细菌培养相比,mNGS具有检验时间短、灵敏度高、准确率高的特点,为临床上早期明确颌面间隙感染致病菌提供新的检测方法,并有利于该疾病的早期临床诊断与治疗。

基于宏基因组学技术不同地区蛋源表面微生物的比较

采用高通量测序的宏基因组学技术对我国蛋鸡养殖相对集中的吉林、安徽、北京和河北4个地区不同蛋源表面菌群多样性进行分析,比较研究4个地区蛋源表面微生物种类。结果表明:4个地区蛋源表面细菌组成主要是放线菌门(Actinobacteria)、厚壁菌门(Firmicutes)、变形菌门(Proteobacteria);吉林地区的蛋源样品细菌组成为Actinobacteria、Firmicutes、Proteobacteria,相对丰度分别为49.12%、31.93%和8.41%。安徽、北京和河北地区的蛋源表面细菌组成相似,Proteobacteria、Firmicutes和Proteobacteria,3个地区的优势菌门均为Proteobacteria,丰度均超过50%,分别为77.03%、57.93%和84.28%;不同地区样品微生物属水平也存在较大差异,吉林地区的蛋源样品中丰度较高的菌属为考克氏菌属(Kocuria)和短状杆菌属(Brachybacterium),丰度分别为10.1%和9.83%;安徽、北京和河北3个地区菌属分布较为相似,优势菌属均为不动杆菌属(Acinetobacter),且存在致病菌属,即安徽地区蛋源样品致病菌属为葡萄球菌属(Staphylococcus)丰度为1.20%,北京地区蛋源样品致病菌属为Staphylococcus 3.53%和埃希氏菌志贺氏菌属(Escherichia-Shigella)丰度为3.15%,河北地区蛋源样品致病菌属为假单胞菌属(Pseudomonas)丰度为16.28%。可见不同地区蛋源表面主要微生物门水平和属水平都存在一定差异性,相对丰度差异更显著,北方地区与中部以南地区蛋源表面微生物差异明显(P<0.01),北方地区更适宜禽蛋生产,为保障液蛋制品的安全性,蛋制品企业应该根据蛋源表面微生物组成情况适当调整消毒处理方法,对液蛋制品加工行业有着重要意义。

病毒宏基因组学在新发病毒快速确认中的优势

新发病毒性传染病已成为人类健康的巨大威胁。自然界存在大量的未知新型病毒,它们可能构成人类未来新发传染病的传染源。由于未知新型病毒遗传信息与已知病毒差异较大,因而传统的病毒检测方法难以有效发现它们。近年来,随着病毒分子生物学和下一代测序等技术的发展,一些新的病毒高通量检测方法应用于未知新型病毒的挖掘中,其中病毒宏基因组学检测技术越来越成为人类猎取未知病毒的高效工具。本文阐述病毒宏基因组学技术的原理、主要技术流程,其在新发病毒快速确认中的优势以及新发病毒感染与特定疾病的关联分析策略,并对该技术在未来临床病毒感染诊断中的应用提出展望。