【文献速递】mNGS通过脑脊液快速诊断HIV阴性人群中的结核性脑膜炎

发布时间：

2021-09-15

mNGS作为一种新型检测传染性疾病病原体的方法已被广泛应用，但其在结核性脑膜炎（TBM）中快速诊断的价值尚未在大样本基础上得已证明。此次研究对51名疑似TBM且血清HIV均为阴性的患者，进行了回顾性分析，对他们的脑脊液（CSF）样本进行了mNGS和其他四项检测。通过此研究mNGS检测CSF 中TBM具有较高的敏感性、特异性和PPV。CSF细胞数和蛋白质定量明显增加的患者，NGS检测到MTB阳性的可

mNGS通过脑脊液快速诊断HIV阴性人群中的结核性脑膜炎

发表杂志：International Journal of Infectious Diseases

发表时间：2020年4月

IF：3.202

DOI：10.1016/j.ijid.2020.04.048

研究背景

结核病（TB）是十大死因之一，也是世界头号传染病杀手，在2018年有150万的死亡与结核病有关。通常由结核分枝杆菌（MTB）引起肺部感染（肺结核，PTB），但也可以引发其他部位感染（肺外结核）。结核性脑膜炎（TBM）是最致命的结核病感染形式，一半以上的患者会发生残疾或死亡。但是通过及时诊断和治疗，大多数死亡是可以避免的。

传统的TBM 诊断"金标准 "—分支杆菌培养，其敏感性较差且耗时长，所以快速诊断十分困难。尽管核酸扩增试验（NAATs）是快速的，但在脑脊液（CSF）中却不够敏感。一些TBM患者来就诊时已处危重状态，甚至是昏迷状态，TBM的诊断通常取决于临床特征以及综合判断的经验性治疗，而不是精准的诊断证据。一些病毒性脑膜炎（VM）和细菌性脑膜炎（BM）的病例与TBM相似，可能会被误诊为结核病。因此，在CSF中精准诊断结核至关重要。

近年来，mNGS迅速兴起，可以对微生物DNA进行测序，能够从胸水、CSF、痰液、尿液和血液等标本中直接检测病原微生物。基于CSF不是一种容易被污染的检测标本，mNGS有可能被用作从未确诊病例中识别CSF中MTB的一线诊断工具。然而应该指出的是，mNGS检测脑脊液中MTB的临床经验和性能相对有限。

研究目的

mNGS已经作为一种新的方法被应用于检测传染性疾病病原体，但其在快速诊断结核性脑膜炎（TBM）方面的价值尚未在大样本中得到明确。

研究对象

本项研究，作者回顾了2017年1月至2018年12月期间上海肺科医院收治的51例临床疑似TBM患者，采用CSF标本通过AFB（抗酸杆菌）、MGIT 960培养、RT-PCR、Xpert MTB/RIF和mNGS检测相比，确定mNGS的诊断性能。

研究方法

1. 受试者和样本收集

2017年1月至2018年12月，上海肺科医院共招募了51名疑似TBM患者，所有患者的血清HIV均为阴性。根据最初的腰椎穿刺或脑成像结果出现提示TBM的症状、体征和影像学检查结果被认为是疑似TBM患者。所有这些患者的CSF样本都是在治疗前通过腰部穿刺收集。CSF样本在4,000g下离心15分钟，并储存在-20 ℃。

2. 实验方法

对51例疑似TBM住院患者的脑脊液检测进行了回顾性分析。

研究结果

1. 临床特征

在51名参与者中，45人被诊断为TBM。其中男性36人，女性9人，中位年龄34岁。6人被诊断为非TBM，包括病毒性脑膜炎（n=2），真菌性脑膜炎（n=3）和代谢性脑病（n=1）。6例非TMB患者中，男性5例，女性1例，中位年龄为34.5岁（table1）。在TBM组中，31人的CT显示为乳头状血源性肺结核；40人的QFT-GIT阳性，6人的痰涂片或MTB培养阳性，36人的MRI显示为颅内结核瘤。

我们进一步根据共识对TBM进行诊断，将所有参与者进行分类：38个确诊TBM患者，5个疑似TBM患者（诊断分数≥10和CSF分数≥2），2个可能TBM患者（总诊断分数6-9），6个非TBM包括2个病毒性脑膜炎，3个真菌性脑膜炎和1个没有TBM证据患者（figure 1）。

2. 用mNGS检测脑脊液中MTB

51名患者中，mNGS检测CSF样本有41例（80.39%）出现病原学阳性，其中38例MTB检测阳性和3例真菌检测阳性。在45名最终被诊断为TBM的患者中，包括确诊、疑似和可能病例，其中38人（84.44%）经CSF mNGS检查为阳性并得到诊断。以最终诊断为参考标准，mNGS检测CSF中TBM的敏感性、特异性、PPV、NPV分别为84.44%、100%、100%、46.15% ；在38例确诊病例中，mNGS检测结果均为阳性；mNGS对CSF诊断的敏感性、特异性、PPV、NPV都是100%（table 2）。在5个疑似病例中，有2个mNGS结果阳性。在2个可能的病例中，有1个mNGS结果阳性。

3.比较NGS与AFB、MGIT 960、RT-PCR和Xpert MTB/RIF最终诊断效率

在所有TBM病例中，mNGS的敏感性明显高于AFB、MGIT 960、RT-PCR和Xpert MTB/RIF。CSF所有检测中特异性均达到100%（table 3）。

4. 比较NGS与AFB、MGIT 960、RT-PCR和XpertMTB对确诊病例的诊断效率

在确诊病例中，mNGS的敏感性显著高于AFB、MGIT 960、RT-PCR和Xpert MTB/RIF。脑脊液中所有检测的特异性均达到100%（table 4）。

5. 脑脊液mNGS检测MTB阳性与临床检测的相关性分析

对于mNGS MTB阳性病例，我们分析了其他TBM临床检测结果是否会影响mNGS的检测率。mNGS与临床检测的相关性分析见图（figure 2）。CT、CSF蛋白水平、CSF细胞数、CSF ADA计数的AUC分别为0.35、0.95、0.92和0.71。

ROC曲线显示，CSF蛋白和CSF细胞数对预测mNGS阳性结果有价值。CSF蛋白定量与NGS阳性结果呈正相关；蛋白质定量越高，NGS阳性率就越高。CSF细胞数与NGS阳性结果也呈正相关，CSF细胞数越多，NGS阳性率越高。然而，患者是否患有粟粒性肺结核和CFS ADA计数并不影响mNGS对MTB的阳性检出（figure 2）。

研究结论

1. 在本研究中，mNGS对TBM的诊断敏感度最高，为84.44%，其次是Xpert MTB /RIF(40%)、RT-PCR(24.44%)、MGIT960培养(22.22%)和AFB涂片(0%)。

2. 本研究发现，mNGS在TBM的诊断中具有较高的敏感性、特异性和PPV。患者的CSF细胞数和CSF蛋白与mNGS阳性结果成正相关。

综上所述，与其他四种检测方法相比，mNGS是检测MTB最敏感的方法（84.44%）。如果经济条件允许，mNGS可作为TBM一线诊断工具。

关于金匙医学

金匙医学成立于2017年，坐落于北京昌平中关村生命科学园，公司不断深耕分子诊断技术在感染领域的应用。金匙医学与中日友好医院、北京大学人民医院、四川大学华西医院、中国医学科学院血液学研究所血液病医院、陆道培医疗集团等顶级院所建立了深入合作关系，服务临床千余家，面向呼吸、血液、检验、重症、感染等科室，提供病原微生物宏基因组诊断产品及检测服务的整体解决方案。

金匙医学母公司及子公司天津金匙于2020年双双取得国家高新技术企业证书认定，并于2019年和2020年蝉联清科集团评选的Venture 50最具投资价值企业，连年入选动脉网“中国创新医疗服务榜 TOP100”，在2020年中关村国际前沿科技创新大赛中荣登“病毒检测技术TOP10榜单”。

金匙医学已发布基于二代测序和三代测序病原微生物高通量检测产品，实现了进口和国产测序平台并双双高分通过国家临检中心mNGS室间质评。金匙医学创新推出直接针对临床样本进行宏基因组分子药敏表型预测的产品GenseqAMR。在血液样本领域，金匙医学已推出血浆及血细胞检测组合解决方案，其中，金识原®针对血浆层核酸检测已在国际检验学知名期刊《Clinical Chemistry》发表系统性临床研究性能验证文章，目前该产品已通过中检院注册检并进入NMPA三类注册临床研究。

金匙医学在北京、上海、广州、天津拥有自己的医学实验室，面积超过17000m²，在武汉、成都、西安与当地医学实验室均有合作。此外，金匙医学协助郑州、深圳、南昌、济南、昆明、海口、南京等多家三甲医院实现院内开展病原基因检测项目。

金匙医学管理团队多位成员来自知名外资药企、硅谷著名临床诊断公司以及国内成功基因检测类公司的管理层，从业时间在二十年以上。公司现有员工500余人，企业90%以上人员为生命科学和临床医学背景，普遍在基因测序、医药、诊断企业，医疗机构和微生物研究机构工作多年。企业20%以上人员拥有博士学历，50%以上人员拥有硕士学历。

金匙医学已获得数个I类，II类注册证，2项已授权发明专利，二十余项计算机软著，并与多家顶级临床院所深入合作，发表20余篇高分SCI文章，其中共一和共通讯作者文章5篇。2020年7月，金匙医学研发的“病原微生物测序数据分析软件”成功获得医疗器械注册证。