病原宏基因組測(cè)序技術(shù)(有點(diǎn)亂)

一、基礎(chǔ)知識(shí)

病原微生物是指可以侵犯人體,引起感染甚至傳染病的微生物,或稱病原體。病原體中,以細(xì)菌和病毒的危害性最大。病原微生物指朊毒體、寄生蟲、原蟲、蠕蟲、醫(yī)學(xué)昆蟲、真菌、細(xì)菌、螺旋體、支原體、立克次體、衣原體、病毒。
病原宏基因組二代測(cè)序(mNGS),是不基于培養(yǎng),直接從環(huán)境/臨床樣品中提取全部微生物的DNA,利用基因組學(xué)的研究策略研究環(huán)境樣品中所包含的全部微生物的遺傳組成及其群落功能,可廣泛分析臨床樣本微生物組(細(xì)菌、真菌、病毒)的高通量測(cè)序方法。

分析流程

二、一些問題

1.面對(duì)血液、痰液、腦脊液、組織、拭子等紛紛雜雜的標(biāo)本類型,如何建立統(tǒng)一的核酸提取標(biāo)準(zhǔn)使得病原體的檢測(cè)效能最大化困難重重。
2.宿主核酸也是干擾病原體檢測(cè)的一大因素,在核酸提取環(huán)節(jié),怎么樣做到有效去除宿主核酸,富集病原體核酸,進(jìn)而提高mNGS的靈敏度也是困擾之一
3.如何依據(jù)關(guān)注的病原體類型選擇合適的測(cè)序策略?
4.如何權(quán)衡測(cè)序深度、交付時(shí)間以及所需經(jīng)濟(jì)成本等諸多因素
5.全面覆蓋幾千種病原菌的方法學(xué)特性就意味著mNGS很難確認(rèn)針對(duì)每種病原菌敏感性,但嚴(yán)格設(shè)置對(duì)照可以解決部分困難;
6.要求病原比對(duì)專用數(shù)據(jù)庫(kù)盡可能的囊括所有病原菌,防止因未覆蓋而導(dǎo)致的漏檢;
7.測(cè)序數(shù)據(jù)中人源序列占比95%以上,相應(yīng)導(dǎo)致測(cè)序時(shí)間延長(zhǎng)和資源浪費(fèi)。未來測(cè)序之前去掉人源宿主DNA或RNA,病原菌檢測(cè)敏感性可以進(jìn)一步提高

三、一個(gè)參考

技術(shù)參數(shù)參考

病原微生物的檢驗(yàn)主要是檢測(cè)與臨床患者致病性有關(guān)的病原性微生物,對(duì)感染性疾病進(jìn)行快速、準(zhǔn)確地診斷,密切結(jié)合臨床提出及時(shí)有效的治療方案,防止微生物產(chǎn)生耐藥性和醫(yī)院內(nèi)感染的發(fā)生。

四、簡(jiǎn)單對(duì)比

傳統(tǒng)方法

mNGS優(yōu)勢(shì)
第一個(gè)優(yōu)勢(shì)是沒有偏移性
第二個(gè)優(yōu)勢(shì)是廣覆蓋
第三個(gè)優(yōu)勢(shì)是高效率
現(xiàn)階段局限

五、未來發(fā)展

(1) 病原體快速鑒定 (特別是對(duì)未知或者無法培養(yǎng)的病原)
(2) 通過病原體基因組變異,研究病原體隨時(shí)間的變異情況,有助于疫情起源追蹤與疫情監(jiān)測(cè)
(3) 研究病原體的耐藥情況、毒力因子、與宿主的相互作用等,輔助疾病治療與防控


技術(shù)與應(yīng)用

六、推薦文章

1.Analytical and clinical validation of a microbial cell-free DNA sequencing test for infectious disease
2.Laboratory validation of a clinical metagenomic sequencing assay for pathogen detection in cerebrospinal fluid
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6499319/
3.Clinical Metagenomic Next-Generation Sequencing for Pathogen Detection
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6345613/
4.Microbiological Diagnostic Performance of Metagenomic Next-generation Sequencing When Applied to Clinical Practice
https://academic.oup.com/cid/article/67/suppl_2/S231/5181274
5.Clinical Metagenomic Sequencing for Diagnosis of Meningitis and Encephalitis.
https://escholarship.org/uc/item/3575n89x
ps:針對(duì)文章2會(huì)在下篇中詳細(xì)解讀。

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