金识原(GenseqPM)感染病原高通量检测

苏州市第五人民医院联合金匙医学合作发表宏基因二代测序(mNGS)用于肺结核诊断研究

【概要描述】近日,苏州市第五人民医院联合金匙医学在传染病学权威期刊Journal of infection发表合作研究论文:”Clinical Metagenomic Sequencing for etiological diagnosis in pulmonary tuberculosis suspects”。

苏州市第五人民医院联合金匙医学合作发表宏基因二代测序(mNGS)用于肺结核诊断研究

【概要描述】近日,苏州市第五人民医院联合金匙医学在传染病学权威期刊Journal of infection发表合作研究论文:”Clinical Metagenomic Sequencing for etiological diagnosis in pulmonary tuberculosis suspects”。

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  前言

 

  近日,苏州市第五人民医院联合金匙医学在传染病学权威期刊Journal of infection发表合作研究论文:”Clinical Metagenomic Sequencing for etiological diagnosis in pulmonary tuberculosis suspects”。

 

  该研究主要针对肺结核的感染诊断,采用mNGS和传统方法(Xpert、培养、结核抗酸染色)同时对初诊疑似肺结核患者的肺泡灌洗液标本进行检测,然后比较mNGS相对于传统方法的病原检出差异,并以临床最终诊断结果为参考,统计各方法的检测性能。结果显示:①mNGS与Xpert、培养的结核检测敏感度相当;②在肺结核合并其他感染病原或非结核性的NTM和其他感染病原检测方面,mNGS则体现出更高的敏感性;③mNGS具有更高的检测时效性。这表明mNGS可以作为针对肺结核疑似患者的一种快速和有效的病原诊断工具。

 

  文章通讯作者为苏州市第五人民医院张建平教授,金匙医学首席医学官饶冠华博士和苏州市第五人民医院虞忻主任为共同通讯作者,第一作者为苏州市第五人民医院时翠林,金匙医学韩朋和苏州市第五人民医院唐培军为共同第一作者,金匙医学陈蒙蒙为署名作者。

 

  研究背景

 

  结核分枝杆菌(MTB)感染,具有高发生率和致死率,是导致感染性疾病死亡的重要病因,且结核病是全球前10位死因之一。目前,针对结核的病原学检测,传统培养方法一般耗费时间较长,而WHO推荐作为金标准的Xpert MTB/RIF检测时效有提升,但仍存在一些未能找到病原学证据而需要通过患者临床特征、影像学发现以及抗酸染色等进行综合判断的情况。再就是,与普通肺炎性质的感染相比,结核感染会发生一些与之重叠的非典型特征,而这往往也会导致结核诊断时间上的延误。新的mNGS检测方法,具有无需假定病原,无需培养以及可检测病原广等优势,现已被临床广泛用于各种类型感染的病原检测诊断中,如呼吸道感染、血流感染、中枢神经系统感染等。目前,mNGS在患者肺部感染诊断上的优势,相关报道的文献还较少,主要限于一些个体病例报告或小的队列研究,而对临床肺结核诊断仍需要对mNGS的检测性能做一些验证。

 

  本文进行的是一项针对住院患者疑似活动性结核病例诊断的前瞻性、单中心研究。主要目的是比较mNGS与传统方法(Xpert检测、固体培养法、抗酸染色法)的检测性能差异,评估mNGS在肺结核感染诊断中的应用价值。

 

  研究材料与方法

 

  1)患者标本采集与病原学检测a.2019年6月1日至2020年1月31日期间,针对在苏州五院住院的初诊疑似为活动性肺结核共110例患者,采集其肺泡灌洗液、痰液标本进行感染相关的病原学检测。针对肺泡灌洗液,同时进行mNGS和传统方法(针对结核的Xpert、抗酸染色(AFS)、培养;针对普通细菌病原的普通培养;针对真菌的G/GM试验;针对病毒的抗体检测等)检测,而对于痰液标本仅进行传统方法检测。b.其他相关检查,如电子支气管镜镜检、TSPOT-TB、影像学检查(胸部CT)、血常规及白细胞分类计数、CRP/PCT等炎症指标检测。

 

  2)宏基因组文库构建与测序针对临床标本(肺泡灌洗液)构建宏基因组文库(文库大小200-300bp),采用Illumina NextSeq CN500进行测序(SE 75)。

 

  3)生物信息学分析与报告解读(略)

 

  4)统计学分析 以临床最终诊断为参照,计算不同检测方法的检测敏感度和特异性。连续型变量统计其均值/中位数/最大值/最小值,组间的均值差异显著性使用T-test进行检验。用McNemar检验评价不同检测方法间的检测灵敏度差异显著性,用kappa值来衡量配对样本(肺泡灌洗液 vs 痰液)的不同检测方法间一致性。用卡方检验或Fisher精确检验来评估不同组之间非配对样本的敏感度的差异显著性。

 

  研究结果

 

  结果一:mNGS对BALF标本结核诊断的敏感性与XPert相当临床最终确诊为肺结核患者为48例,非结核患者为62例。与临床最终诊断结果相比,mNGS对BALF标本结核诊断的敏感性为47.92%,与Xpert(45.83%)和培养(46.81%)相似,但远高于AFS(29.17%)。

 

 

  结果二:mNGS广覆盖:细菌、真菌病毒等一网打尽除检测结核分枝杆菌外,mNGS还发现PTB患者混合感染,其中真菌3例,细菌1例。同时,mNGS对非结核分枝杆菌组22例(63.63%)中14例(63.63%)的非结核分枝杆菌(NTM)、7例真菌、1例病毒感染及其他常见致病菌进行了有效鉴定。

 

 

  结果三:mNGS时效性优于常规方法在检测时效上,mNGS在3天内可鉴别67.23%的感染病原菌,而常规微生物检测方法(包括培养、血清学方法、PCR等)在90天的周期内只能识别其中49.58%的病原菌。

 

 

  结语

 

  本篇文章前瞻性纳入临床怀疑活动性肺结核病初诊患者110例,同时对比进行宏基因组二代测序和传统病原学方法检测,并跟踪随访临床诊疗结局,最终以评估mNGS在活动性肺结核病诊断中的价值。结果显示:

 

  ①mNGS能较为快速地检测BALF标本中的结核分枝杆菌复合群,且其敏感度及特异度与Xpert MTB/RIF相当,可作为确诊试验用于活动性结核病的早期辅助诊断;

 

  ②检测速度上,mNGS (为72h) <MTB培养 (为14~28 d),NGS较传统MTB培养明显缩短了时间,不失为结核病的快速诊断手段;

 

  ③mNGS可以单独有效地检出鉴定非结核分枝杆菌(NTM),突出了mNGS在非结核分枝杆菌引起的肺炎诊断中的独特优势;

 

  ④mNGS目前不能直接检测耐药,但在检出MTB的同时,可检测到许多其他病原体的序列,体现了mNGS用于疑难感染检测上全面覆盖的优势;

 

  ⑤MTB相较其他病原体在样本中的检出序列数可能更低,会给报告解读带来困难,有待于大规模研究中得到解决。

 

  参考资料

 

  1.World Health Organization. Global tuberculosis report 2019.

 

  2.https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0163445320305375#!(https://doi.org/10.1016/j.jinf.2020.08.004)

 

关于金匙医学

 

  “金匙Genskey”取“基因钥匙”的含义,寓意企业以基因科技作为破解感染诊断难题的金钥匙。金匙医学的核心技术是感染病原高通量检测技术,为广大医疗工作者提供全面、准确、快速的病原微生物检测产品及服务。金匙医学研发中心坐落于北京中关村昌平生命科学园,是中关村高新企业,第三方医学检验所分别位于北京、天津、上海、广州,另在天津建有GMP车间,生产病原诊断医疗器械。

 

  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4篇高分SCI文章。在新型冠状病毒疫情期间,金匙医学联合四川大学华西医院开展SARS-Cov-2变异分析研究,并在国际病毒学权威杂志Journal ofVirology发表合作研究论文。

 

  金匙医学与中日友好医院、北京大学人民医院、北京同仁医院、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、河南省肿瘤医院等顶级院所建立了深入合作关系,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。

 

  金匙医学开发的“新型冠状病毒(2019-nCoV)IgM/IgG抗体检测试剂盒(胶体金法)”、“新型冠状病毒(2019-nCoV)核酸检测试剂盒(荧光PCR法)”和“新型冠状病毒(2019-nCoV)核酸检测试剂盒(可逆末端终止法)”均已取得CE准入资格。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,该软件提供包括细菌、支原体、衣原体、立克次氏体、螺旋体、病毒以及真菌的最全类别病原信息,将为临床感染性疾病的诊治提供重要且更为全面的参考。

 

  金匙医学已获得国家级科技型中小企业、天津市雏鹰企业、天津市战略性新兴产业领军企业等荣誉称号;在CHC医疗咨询联合中信证券在线发布的“2019年度中国医疗大健康产业投融资荣誉榜”中荣获“中国医疗健康产业最佳新锐奖”;在“2020年中关村国际前沿科技创新大赛”中荣登“病毒检测技术专场TOP10榜单”。

 

 

 

 

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