近年来，以血浆中的微生物细胞游离脱氧核糖核酸（microbial cell-free deoxyribonucleic acid，mcfDNA）为待测靶标的宏基因组高通量测序（metagenomic next-generation sequencing，mNGS）检测方法，下文简称mNGS-mcfDNA，通过对血流感染样本的cfDNA进行测序，理论上能“无偏倚”地检出全部潜在微生物，逐渐受到临床关注。
（ 作者：刘东来 许四宏 ）
血培养报告阳性对于血流感染的临床诊断具有非常明确的意义，且绝大多数时候为单个微生物阳性，有助于确定引起感染的病原菌。然而，基于血培养的检测方法也存在对样本中的病原微生物本身的活性依赖较高，且受抗生素使用的影响较大的因素所限。
相对而言，mNGS-mcfDNA检测方法则不依赖微生物培养，不仅具有更短的检测周期和更广的病原菌谱，对于厌氧、苛养菌的检测也更加友好，还具有分子诊断技术的高灵敏度和高特异性。
• Jing等人报道了一种改进的mNGS-mcfDNA检测方法的临床性能，血培养的阳性检出率为27.3%，而经临床小组判定为mNGS方法检出明确或可能感染病原体的阳性率为38.8%，其临床敏感性为87.1%，临床特异性为80.2%，阳性预测值为77.9%，阴性预测值为88.6%。
该研究进一步提示了mNGS-mcfDNA检测方法在血流感染诊断领域的可行性及可靠性。
mNGS-mcfDNA方法对于病原体突破皮肤或呼吸道、消化道、泌尿生殖道等黏膜入血造成的 不明原因发热和感染 ，能够提供更全面的辅助诊断信息。
• Jiang等人关于耶氏肺孢子菌的回顾性研究显示，在28例患者的肺泡灌洗液和血浆配对样本中均同时检出了耶氏肺孢子菌，提示血液样本能够检测到肺部感染的可能性。Langelier等人的一项针对25名危重呼吸道疾病患者的研究中，血培养和mNGS-mcfDNA方法均确认了3例菌血症和1例巨细胞病毒血症。对于经呼吸道样本培养确认阳性的病例中，67%（12/18）病例的血浆中同样检出了相关病原体，此外在44%（8/18）病例的血浆中检测出了更多病原体。
该研究提示在难以获得下呼吸道样本的情况下，血浆样本对肺炎相关病原体的检测具有潜在的替代价值。表1汇总了近几年来mNGS-mcfDNA检测方法与血液培养和其他微生物学检测方法的比较研究。
mNGS-mcfDNA检测方法具有 识别全身广泛感染 的潜在优势，能够在使用过抗生素治疗的患者检出更多的病原体，对一些常规微生物检测技术难以覆盖的厌氧、苛养微生物的检测也有较大优势。
• Grumaz等人针对48例脓毒血症患者的256份血浆样本进行连续监测研究，发现与检测阳性率为33％的血培养相比，mNGS-mcfDNA检测的阳性率为72％，其中阳性报告中53%的检测结果经过专家组评估对临床治疗方案的调整产生了积极影响。
• Armstrong等人针对侵袭性真菌病（invasive fungal diseases，IFD）高危患者的研究中，研究人员使用mNGS-mcfDNA检测方法对40例儿童肿瘤患者或造血干细胞移植患者的血浆样本进行检测，检出7例真菌阳性，其中3例和非血液样品的微生物培养结果一致，1例和血培养结果一致。
对于 血流感染预测及治疗效果监测 领域，mNGS-mcfDNA检测可能发挥重要作用。
• Grumaz S等人使用mNGS技术监测脓毒血症患者的血浆mcfDNA，发现患者发生感染性休克（197.23ng/ml）和脓毒血症发病时（377.3ng/ml）血浆mcfDNA的浓度水平是健康人（55.43ng/ml）的3倍和6倍以上。后续的持续监测表明，BSI患者的血浆mcfDNA浓度变化与其病情发展变化情况密切相关，提示可以使用mNGS-mcfDNA的检测结果监测脓毒血症患者的治疗效果。
• Goggin等人开展了一项包括对47例可能发生血流感染复发的儿童癌症患者进行前瞻性试点队列研究，通过mNGS-mcfDNA方法监测患者的血液样本，约75%的患者在感染复发前3天即可通过监测结果得到提示，总体特异性为82%（95%CI，66%~91%）。研究结果提示mNGS-mcfDNA检测具有预测血流感染的潜力，从而可能使患者及时甚至提前获得相应的预防性治疗，从而降低高危免疫缺陷患者感染的发病率和死亡率。
对于干细胞或器官移植患者进行 血流感染临床监测 ，mNGS-mcfDNA检测具有潜在应用价值。
• Fung等人对3位造血干细胞移植患者进行了持续监测，研究人员发现mNGS-mcfDNA检测方法能鉴定罕见病原引起的血流感染，同时相比传统血培养方法能更快检出致病性微生物，如对沙眼衣原体感染的检出时间可以提前19天和30天。同时，在治疗期间，mNGS-mcfDNA检测结果持续报告了引起复发感染的病原体，甚至在患者出现复发感染症状前就报告了样本中存在感染相关病原体，而血培养结果则持续为阴性，提示mNGS-mcfDNA方法受抗生素使用的干扰小于传统血培养，且具有较高的敏感性。
• Vlaminck等人针对肺移植患者的排异反应和感染症状的监测研究中，发现mNGS在血浆mcfDNA中检测到的巨细胞病毒（cytomegalovirus，CMV）和患者的排异反应之间存在相互激活的双向关系，提示mNGS-mcfDNA检测结果可以为预测患者排异反应的严重程度提供更多潜在指标。
尽管越来越多的临床研究表明，mNGS-mcfDNA技术的临床应用，已经能够充分发挥其自身技术特点和优势，并实现较为稳定的分析性能和可靠的临床性能。然而仍需认识到，现阶段mNGS技术本身的复杂性与局限性，特别是生物信息学分析流程的透明性，以及公认权威的质量控制与评价方法及相关质量标准的缺失，必将限制mNGS-mcfDNA技术的进一步推广和发展。
因此，需要技术开发者、使用者及监管者等相关方面共同努力，把患者的利益放在首位，在保证科学的前提下稳步推动mNGS技术在血流感染领域发挥越来越重要的作用。
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编辑 | 骆秉涵 王迪
原文以 《 宏基因组高通量测序技术在血流感染领域的临床应用与质量控制问题 》为 题 发表在《临床实验室》杂志2022年3月刊专题“POCT分子诊断”专家论坛版块
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