感染性疾病严重威胁着人类健康。在世界卫生组织（WHO）发布的“2019年全球十大健康威胁”中，6个与感染性疾病相关，包括埃博拉和其他高危病原、全球流感大流行、疫苗犹豫、登革热、抗微生物药物耐药性和人类免疫缺陷病毒（HIV）。新冠疫情更是加重了感染性疾病的全球负担。相关研究显示，感染性疾病病原不明的比例在重症肺炎、血流感染和中枢神经系统感染中占比约40%~50%。

《新英格兰医学杂志》（NEJM）在2014年发表的研究显示，在美国，肺炎占医院获得性感染的比例为21.8%，居于首位。此外，因肺炎导致的住院率随着患者年龄增加而增加。因此，肺部感染的病原检出对于疾病诊治尤为重要。

从观察检测、免疫学检测到DNA聚合酶链反应、转录介导RNA恒温扩增技术和宏基因测序技术的应用，病原检测技术逐步丰富的同时，也为临床医生确诊病原提供了更多的有效手段。相较于图片镜检和体外培养的低成本，宏基因组测序成本高、操作要求高，但宏基因测序技术的高灵敏度和广覆盖特性使其逐渐在病原检测技术中占据一席之地。

mNGS不基于培养，对于标本中全部生物基因组（DNA或RNA）进行NGS分析，可以无偏倚地检测多种病原微生物，包括细菌、真菌和病毒。传统PCR及多重PCR、抗原/抗体检测则需要设定某一种或某几种病原微生物，细菌培养也仅能针对已知细菌进行培养。

mNGS技术在临床的成功应用最早见于2014年，该研究发表于《新英格兰医学杂志》。研究人员应用mNGS成功鉴定出致病微生物为钩端螺旋体。自此之后，mNGS用于病原学诊断的相关研究日益增多，多集中于呼吸系统、中枢神经系统等。不同标本类型在肺部感染种的优缺点，各类标本均有可能受到取材部位定植菌及人源核酸的干扰。侵入性操作风险相对较高，费用也相对较高。

表1 不同标本类型在肺部感染中的优缺点

王辉教授介绍，相关文献报道对肺部感染中送检标本的病原体检出进行了比较。《医学微生物学杂志》（J Med Microbiol）在2021年发表了一篇我国学者的研究，研究人员对20例重症肺炎患者的血液样本和支气管肺泡灌洗液（BALF）样本同时送检进行mNGS试验，研究显示BALF标本与血液标本中病原菌高度一致。《BMC Infect Dis》杂志在37例有匹配采集的BALF及血标本的CAP患者，在均为阳性的14个病例中，两类标本检出的病原微生物类别一致性差，占比37.8%。

《加拿大传染病和医学微生物学杂志》（Can J Infect Dis Med Microbiol）在2020年发表了一篇关于39例肺炎患者BALF mNGS和血液mNGS结果比较的文章。研究人员认为，BALF mNGS比血液mNGS更敏感（81.3%对25.0%，P=0.003），特异性差异无统计学意义（76.9%对84.6%，P=0.317）但血液在识别肺炎病原体方面也具有优势，特别是对于某些病毒而言。

《临床传染病杂志》（Clin Infect Dis）在2018年发表了一篇使用mNGS辅助诊断的回顾性研究，研究结论为mNGS对病原体识别敏感性高，且受抗生素暴露影响程度低。痰液和BALF的mNGS检出病原微生物的阳性率高于培养；且对于非结核分枝杆菌而言，BALF标本的mNGS敏感度高于痰液标本，可能与痰液易受上呼吸道污染有关。

《微生物学前沿》杂志在2021年发表了一篇比较不同标本在免疫力正常肺炎患者和免疫力低下肺炎患者的诊断阳性率的前瞻性研究。研究结果显示，不同标本类型的阳性率差异较大，BALF是阳性率最高的标本类型，其次是痰液和咽拭子。血标本的阳性率最低。

施毅教授团队在《中国呼吸与危重监护杂志》发表了一篇题为《宏基因组高通量测序在肺部感染诊疗中的应用研究进展》的综述性文章，他们提出在患者可耐受的情况下，通过优选样本类型（肺组织、BALF＞气管抽吸物＞痰液＞咽拭子）可以提高呼吸道病原学检出率。

《临床肿瘤学杂志》（J Clin Oncol）2015年发表了一篇荟萃分析，研究对癌症患者和造血干细胞移植受者通过支气管肺泡灌洗（BAL）和肺组织活检以明确肺部疾病的诊断。结果显示，与肺活检相比，BAL组的感染性诊断更常见。肺活检更常导致非感染性诊断，并且更有可能改变患者的管理方式。

北京大学人民医院王辉教授团队基于mNGS技术建立一系列针对不同标本进行诊断的平台，例如通过BALF诊断下呼吸道感染，优化血流感染诊断的检测和通过肺活检组织同时检测病原体和癌症的Illumina测序和Nanopore平台等。

王辉教授介绍，利用BALF标本进行mNGS诊断下呼吸道感染的研究中，对93个LRTI和69个非LRTI患者的BALF标本检测后发现，mNGS可显著提高LRTI病因诊断率，而且能够检测出更多的病毒和真菌。此外，其团队通过对冻存的133例肺穿刺/切除标本评估Nanopore检测病原的效能。结果显示，在感染的诊断方面，Illumina和Nanopore的敏感性分别为77.6%和97.6%；特异性分别为34.7%和98.7%。Illumina和Nanopore可提高真菌的检出率，但对于分枝杆菌检出方面性能不佳。在癌症检测方面，与组织学诊断结果相比，其开发的新模型用于肿瘤筛查，敏感性为83.7%，特异性达97%。

针对少见病原体感染，王辉教授用病例进一步印证mNGS在临床实践中的应用优势。

55岁男性，急性T/髓系混合细胞白血病伴有发热，腹泻，胸片和CT显示肺部炎症。尽管血培养报阳，但未鉴定出具体物种。通过Nanopore测序阳性血培养物，结果显示军团菌感染。而后调整治疗方案，阿奇霉素和莫西沙星对症治疗后好转。

15岁男性患儿，因出现发热咽痛就诊，遂确诊急性髓系白血病。第1轮化疗间歇诊断大肠埃希菌败血症、急性阑尾炎合并穿孔，经血及鼻分泌物mNGS检测显示根霉阳性。第2轮化疗后间歇期再次出现发热，轻度鼻腔堵塞，抗感染治疗后仍有感染指标升高。血mNGS结果显示Enterobacter mori序列数73，未检出病毒、真菌及其他特殊病原体。患者骨髓抑制缓解后，全麻下行经内窥镜下左侧多个鼻窦开放术+鼻内病变去除术，送检鼻部坏死组织和分泌物。分泌物涂片可见真菌菌丝，培养出嗜麦芽窄食单胞菌和根霉菌；而鼻部坏死组织mNGS检测出米根霉2168条种特异性序列，RPM ratio 73.0。

60岁女性患者，主因“确诊AML1年半，异基因HSCT术后5月，皮疹、腹泻2周，加重4天”入院。入院后ICU送检气管镜吸痰可见菌丝，对血和痰mNGS结果比较，虽然都有烟曲霉检出，但是痰标本的序列数显著高于血标本结果。

对于上述病例，王辉教授提出，需要重视局部感染部位标本的取材采血时机。血浆cf DNA mNGS鉴定的微生物可能是引起血流感染的致病菌；或者可能为其他部位定植或感染的微生物崩解后释放入血；也可能为污染导致。针对送检时机，高热、寒战时进行抽血，检测效果更佳。

王辉教授最后总结道，mNGS具有很多独特优势。相比培养技术而言，mNGS技术能有效检出更多病毒和真菌；能有效补充对难培养真菌的检出。临床医生送检mNGS时，需要重视取材部位和时间，好的标本是准确结果的重要前提。除此之外，mNGS结果需要多学科结合、多技术交叉验证。不同标本mNGS检测在不同肺部感染性疾病中的诊断效能仍需大队列的临床研究验证。

感谢北京大学人民医院王辉教授审校

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