宏基因组测序改变了世界

这是 达医晓护 的第 3343 篇文章

感染是ICU医生经常面对的挑战。据WHO报道，25%以上的死亡患者死因是感染性疾病，我国每年脓毒症患者约568万，死亡率达到28%-50%。而抗感染的关键之一就是及时使用有效的抗生素，甚至强调应该在发病后一小时内给患者用上抗生素。

然而如我们在科普文章《病原微生物知多少》中谈到的，致病的微生物有细菌、病毒、真菌、支原体、衣原体、寄生虫等，治疗这些病原体的药物各不相同。细菌是导致临床上患者发病最重要的罪魁祸首，可是细菌还分为阴性菌、阳性菌、厌氧菌等，不同的细菌往往需要不同的抗生素，甚至一些细菌还会产生耐药性。由于起病之初医生往往不知道感染的病原菌是什么，选择何种抗生素是让人很伤脑筋的问题。

有经验的医生会根据患者起病过程、发热特点、临床症状、部分化验指标等来推测患者感染何种病原菌，然后选择可能的敏感药物。然而通过这些办法“猜”出病原菌的几率并不大，所以很多时候医生不得不使用能够治疗多种病原菌的广谱抗生素，甚至联合使用多种抗生素。然而可能导致疾病的病原微生物实在太多了，即便这样仍然不能保证所使用的抗生素覆盖到所有可能的病原菌，而且很多广谱抗生素不但价格昂贵，还有多种副作用，如损伤肝脏、肾脏等。对于严重感染患者，如果选择的抗生素不对路，后果不堪设想。

因此医生往往会在第一时间采集患者的血液、痰液或尿液等进行培养，希望能够找到病原菌。但是这个方法有个很大的缺点，就是慢。如细菌培养往往需要3-4天，危重患者可能等不了这么久。而且培养阳性率低，很多病原微生物也很难培养出来。

宏基因组的概念是1998年由美国威斯康辛大学植物病理学家Handelsman提出的，指环境中所有微生物基因组的总和。宏基因组二代测序（mNGS）技术与传统的细菌培养不同，它直接从临床样品中提取全部微生物的DNA，通过高通量测序的方法对临床样本中的微生物进行分析。

mNGS走入大众视野是在2014年，新英格兰医学杂志刊登了一则病例，一名14岁的男孩因脑膜炎住院，出现脑积水和癫痫。虽然医生在6周时间内进行了38项病原检测，也未找到病因，使用了5种抗菌药物仍然毫无起色。通过对患儿脑脊液宏基因组测序，检出圣地罗西钩端螺旋体序列，医生改用青霉素治疗，32天后男孩痊愈出院。杂志主编的评论标题是“NGS，一个病例如何改变世界”。随后，mNGS迅速进入临床，2016年美国FDA指出，mNGS可用于微生物鉴定，检测耐药性和毒力。

相比传统的病原检测方法，mNGS有以下优点：传统的方法如细菌/真菌检测以培养为主，阳性率低，且耗时长，需要3-4天才能出结果。而mNGS灵敏度高，可检测上万种病原微生物，24小时就可完成检测。mNGS还可以分析病原体的耐药基因，为临床药物选择提供参考。传统的检测方法难以检测新出现的病原微生物，而mNGS则可以。2020年的新冠肺炎疫情中，mNGS为科学家快速找到病毒立下汗马功劳，我国科学家使用mNGS技术仅仅6天就完成了新冠病毒的测序工作，而2003年SARS病毒的鉴定则花了5个多月。

如今，mNGS已经在大型医院得到广泛应用，尤其是对于疑难、危重感染患者，以及一些免疫力低下的人群，它是医生手中的王牌和利器，为快速找到病原，从而针对性的使用抗感染药物，挽救患者生命发挥了举足轻重的作用。

mNGS技术也有它的缺点，例如它太灵敏了，把标本里各种微生物全部抓出来了，而有些细菌可能只是定植菌，并非导致患者生病的罪魁祸首。这时就需要医生结合临床情况进行正确的判断，不要被虚假的敌人引开了火力。另外对于部分标本如血液中的病原体检出率还不高，对RNA病毒检测还存在一定困难等。

mNGS作为高精尖技术，其检测成本也是很高的，为了降低成本也会一定程度影响检测的灵敏度。即便这样，每个样本的检测仍需数千元，而且尚未进入医保作为正式的检测项目。因此，如何合理的使用mNGS技术，降低患者的医疗负担也是我们需要关注的问题。

作者：上海市松江区中心医院

翟宇宵 王学敏