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宏基因組測序技術(shù)檢測感染性病原體江蘇專家共識(2020版)


摘要:宏基因組測序(mNGS)基于宏基因組學和高通量測序技術(shù),可檢測并分析各種臨床來源樣本中細菌、真菌、病毒、寄生蟲、支原體/衣原體等所有已知及未知的病原體,特別是未知新發(fā)病原體(如新型冠狀病毒等)。該技術(shù)規(guī)避了絕大多數(shù)病原體不能培養(yǎng)或難培養(yǎng)的缺點,可直接檢測臨床樣本中的病原體核酸,解決了新發(fā)或突發(fā)、復雜或混合感染、罕見病原體鑒定難的問題。該文從實驗室建設(shè)的基本要求、實驗方法學的性能確認、質(zhì)量控制體系的建立和健全、結(jié)果的分析和解讀及在感染性疾病診斷中的價值等方面,對mNGS技術(shù)用于感染性病原體檢測作一共識。

關(guān)鍵詞:宏基因組測序;核酸;病原體;感染

宏基因組學(metagenomics)也稱元基因組學,其利用新一代高通量測序(next-generation sequencing, NGS)技術(shù),以特定環(huán)境下病原體基因組為研究對象,在分析病原體多樣性、種群結(jié)構(gòu)、進化關(guān)系的基礎(chǔ)上,進一步探究病原體的群體功能活性、相互作用及其與環(huán)境之間的關(guān)系,發(fā)掘潛在的生物學意義。宏基因組測序(metagenome next-generation sequencing, mNGS)是基于宏基因組學和高通量測序技術(shù),可檢測并分析各種臨床來源樣本中所有已知及未知的病原體(包含細菌、真菌、病毒、寄生蟲、支原體/衣原體等)。mNGS適用于各種病原體的鑒定,特別是未知新發(fā)病原體,如新型冠狀病毒、新型布尼亞病毒等,故在新發(fā)突發(fā)、復雜及混合感染的病原體實驗室診斷中,其臨床參考價值更為突出。

mNGS技術(shù)規(guī)避了絕大多數(shù)病原體不能培養(yǎng)或難培養(yǎng)的缺點;直接檢測臨床樣本中的病原體核酸,解決了新發(fā)或罕見病原體鑒定難的問題;覆蓋更全、更廣的病原體種類,克服了常規(guī)分子診斷技術(shù)需要事先知道基因靶標的困難。病原體mNGS檢測有其特殊性,如核酸提取前人源宿主核酸的去除、基于痕量/微量病原體核酸(如病毒)文庫的構(gòu)建、數(shù)據(jù)分析中基因組數(shù)據(jù)庫的建立、報告解讀中不同樣本來源各種病原體檢出閾值的設(shè)立、實驗室間比對的實施等。構(gòu)建高效快速實驗流程和數(shù)據(jù)分析流程、設(shè)計合理可行的性能確認方案、積極充分的臨床調(diào)研和溝通等,都是實驗室開展項目前的必要工作。

為進一步規(guī)范mNGS病原體檢測項目的臨床開展,江蘇省醫(yī)學會檢驗學分會、江蘇省臨床檢驗中心組織江蘇省檢驗醫(yī)學、分子生物學、感染病學等領(lǐng)域的相關(guān)專家,就實驗室建設(shè)的基本要求、實驗方法學的性能確認、質(zhì)量控制體系的建立和健全、結(jié)果的分析和解讀及在感染性疾病診斷中的價值,制定本專家共識。

1丨mNGS實驗室的基本要求

1.1 實驗室資質(zhì)

共識1:開展mNGS臨床檢測的非法人資質(zhì)的實驗室、法人資質(zhì)的醫(yī)學檢驗實驗室,都必須具備以下資質(zhì):醫(yī)療機構(gòu)執(zhí)業(yè)許可證、“臨床細胞與分子遺傳學專業(yè)”診療科目、Ⅱ級或以上生物安全實驗室備案證書、臨床基因擴增檢驗實驗室技術(shù)驗收合格證[感染類病原體基因項目(NGS平臺)]。

1.2 符合生物安全實驗室的基本要求 

應(yīng)用mNGS技術(shù)檢測潛在感染性病原體的樣本來源于臨床確診或擬診感染的患者,故樣本采集、轉(zhuǎn)運、接收、處理、操作、保存及實驗室的場地、設(shè)計、分區(qū)、流程等環(huán)節(jié),都必須按照國家已經(jīng)發(fā)布的法規(guī)、準則、指南等管理文件中的相關(guān)內(nèi)容實施。

共識2:在選擇實驗場所時要充分考慮人流、物流、樣本流的單向通道,送風口、排風口及氣流的單向流動的設(shè)置,核心實驗區(qū)域及緩沖區(qū)的負壓設(shè)置,生物安全柜的選擇,互鎖門及門禁的設(shè)置,工作人員配備相應(yīng)防護設(shè)備,實驗室清潔、消毒場地,醫(yī)療廢棄物的處理和運輸?shù)戎匾蛩?。實驗室可參考國家相關(guān)文件,如國務(wù)院424號令《病原微生物實驗室生物安全管理條例》、GB 50346-2011《生物安全實驗室建筑技術(shù)規(guī)范》、T/CECS662-2020《醫(yī)學生物安全二級實驗室建筑技術(shù)標準》、GB 19781-2005/ISO 15190:2003《醫(yī)學實驗室安全要求》、GB 19489-2008《實驗室生物安全通用要求》、中國衛(wèi)生行業(yè)標準WS233-2017《病原微生物實驗室生物安全通用準則》,以確保實驗人員的健康、保護樣本完整性和環(huán)境安全。

1.3 實驗室的設(shè)置

共識3:mNGS技術(shù)平臺的實驗操作至少包括試劑配制、樣本接收和前處理、核酸提取、文庫構(gòu)建、基因擴增、上機測序等步驟,故實驗室原則上應(yīng)設(shè)置以下區(qū)域:標本接收區(qū)、試劑準備區(qū)、標本制備區(qū)、文庫構(gòu)建區(qū)、擴增區(qū)、質(zhì)檢區(qū)和測序區(qū)、數(shù)據(jù)分析及報告區(qū)。

實驗室具體可根據(jù)實際情況及其面積因地制宜進行分區(qū),而對于核心實驗操作區(qū),如標本制備區(qū)、文庫構(gòu)建區(qū)等,必須設(shè)置緩沖區(qū)。實驗室設(shè)計要求可參照GB/T 20469-2006《臨床實驗室設(shè)計總則》、《醫(yī)療機構(gòu)臨床基因擴增檢驗實驗室管理辦法(衛(wèi)辦醫(yī)政發(fā)〔2010〕194號)及其附件》、《醫(yī)療機構(gòu)臨床基因擴增檢驗工作導則》實施。

1.4 實驗室人員資質(zhì)

實驗室應(yīng)配備可滿足開展該平臺檢測要求的醫(yī)學、檢驗、生物信息學等專業(yè)人員。

共識4:實驗室負責人或技術(shù)負責人(碩士以上學歷者優(yōu)先),具有副高以上職稱及相關(guān)專業(yè)背景,且有5年及以上臨床基因檢驗工作經(jīng)歷。實驗室的操作人員、生物信息學分析人員、報告解讀和簽發(fā)人員,應(yīng)具備臨床基因擴增檢驗實驗室技術(shù)人員崗位培訓合格證書(感染類)。報告解讀與簽發(fā)者須具有2年以上感染類檢驗工作經(jīng)歷,同時具備衛(wèi)生專業(yè)職稱證書(檢驗醫(yī)師優(yōu)先)。

實驗室人員數(shù)量可根據(jù)開展項目及工作量進行配備,工作人員需要參加必要的外部培訓和充分的內(nèi)部培訓,并通過人員能力考核和評估后方可上崗。

2丨建立mNGS技術(shù)平臺上的實驗方法及質(zhì)量評估

2.1 樣本采集、存放、運送的要求

mNGS技術(shù)平臺采集的樣本包括外周血、肺泡灌洗液、腦脊液、痰液、胸腹水、尿液、分泌物、組織(皮膚、眼角膜)、糞便等,故對樣本采集數(shù)量、保存液、容器均有一定的要求。標本采集和保存可參照《臨床微生物標本規(guī)范化采集和送檢中國專家共識》等規(guī)范進行,對于特殊要求如全血中血漿游離DNA(cell-free DNA, cfDNA)檢測需采用專用保存管;無法立即檢測的標本應(yīng)放在適當?shù)谋4婀苤兄糜?80 ℃保存;需要外送檢測的標本,要符合相應(yīng)的標本轉(zhuǎn)運規(guī)范;同時在mNGS項目開展前應(yīng)在臨床科室進行樣本采集的培訓工作。

2.2 核酸提取及質(zhì)量評估

2.2.1 樣本前處理

共識5:晨痰樣本因含大量黏蛋白,推薦采用二硫蘇糖醇和蛋白酶K進行液化處理。血液樣本可根據(jù)檢測目的決定是否需進行血漿分離。臨床樣本中人源核酸含量高,約占90%以上,須最大程度去除人源干擾,濾膜過濾、差異裂解、探針反向捕獲等方法均可降低樣本中人源核酸的比例,故實驗室應(yīng)針對不同類型的樣本制定相應(yīng)的樣本前處理方法,可進一步提高檢測靈敏度。

2.2.2 核酸提取及打斷

核酸提取是保證mNGS檢測結(jié)果準確性的重要環(huán)節(jié),實驗室應(yīng)根據(jù)不同樣本來源和檢測目的,選擇合適的核酸提取方法和試劑,經(jīng)質(zhì)量評估后制定相應(yīng)的核酸提取方法和質(zhì)量評價的標準操作程序(standard operation procedure, SOP)文件。

共識6:血液樣本提取循環(huán)cfDNA;痰液、肺泡灌洗液、腦脊液、胸腹水、尿液、分泌物、糞便等提取混懸DNA或總RNA。常用的核酸提取方法為柱提法、磁珠法,推薦使用自動化儀器提取。實驗室可根據(jù)檢測目的及實際情況設(shè)立合適的核酸打斷方法,通常采用機械法和酶解法。

2.2.3 核酸質(zhì)量評估

核酸提取后的質(zhì)量評價包括純度、濃度、完整性,常用的方法包括瓊脂糖凝膠電泳、紫外分光光度法、熒光分析法等。各類樣本核酸提取的最低標準為核酸總質(zhì)量不低于3 ng或每毫升提取量不小于1 ng(其中,外周血樣本為總質(zhì)量不低于30 ng或每毫升提取量不小于10 ng),對于達不到最低標準的樣本需要重新提取核酸或重新采集樣本。經(jīng)打斷后的核酸需由生物分析儀測定片段分布,合適片段(一般測序片段為200~300 bp)占比應(yīng)≥90%。

2.3 文庫制備及質(zhì)量評估

DNA文庫制備實驗流程通常包括末端修復、連接接頭、PCR富集、純化、克隆生成。RNA文庫制備流程包括去除核糖體、反轉(zhuǎn)錄及雜交、片段化、第一/二鏈合成、末端修復、連接接頭、PCR富集、純化、克隆生成。因采用不同建庫試劑盒制備DNA、RNA文庫的流程略有不同,制備好的文庫一般使用生物分析儀和/或定量PCR等方法進行質(zhì)量評價,并設(shè)定明確的質(zhì)量標準。當文庫總質(zhì)量<25 ng或擴增比例<6時,提示警戒。文庫經(jīng)定量后,需調(diào)整摩爾濃度,以便提高測序質(zhì)量,實驗室根據(jù)測序儀類型,摸索上機測序文庫終摩爾濃度,經(jīng)評估后制訂SOP文件。

2.4 試劑及儀器

mNGS技術(shù)平臺中包括建庫、純化、標簽、測序等試劑:建庫試劑(如擴增法)為合成引物、通用酶,純化和緩沖液為化學試劑,標簽和上機測序為通用試劑。上機測序試劑在使用時應(yīng)避免用于吸附流動DNA片段的槽道Flow Cell受冷熱反復變化的影響,并確保Flow Cell放置于正確的位置。

共識7:優(yōu)先選用國家藥品監(jiān)督管理局(National Medical Products Administration, NMPA)批準的有注冊證的試劑,并保證試劑在有效期內(nèi)使用。每一批配制的試劑都需要用曾檢測過的且盡量覆蓋多種病原體結(jié)果的樣本進行質(zhì)控,并進行試劑分裝、儲存時間等有效性驗證,驗證過程應(yīng)形成SOP并進行記錄。

測序儀器的選擇要結(jié)合檢測目的、運行成本、測序通量、測序讀長、運行時間、測序質(zhì)量等指標,綜合選擇合適的高通量測序平臺。現(xiàn)用于mNGS病原體檢測的高通量測序儀主要有NextSeq550Dx、BGISEQ-50、BES4000等,另外還需要配置PCR儀、核酸提取儀和濃度測定儀、離心機和移液槍等常用分子生物學儀器設(shè)備。

2.5 生物信息分析

2.5.1 數(shù)據(jù)庫的評估

共識8:構(gòu)建的數(shù)據(jù)庫應(yīng)覆蓋所有已知病原體基因組或保守基因,種類大于2萬種,包括細菌、病毒、真菌、寄生蟲、支原體/衣原體、分枝桿菌等,并及時更新。已知人間傳染的病原體和臨床關(guān)注的重要病原體是數(shù)據(jù)庫建立和評估的關(guān)鍵點。

2.5.2 測序數(shù)據(jù)質(zhì)量的評估

測序后堿基識別生成的序列稱之為原始序列(raw reads),去除接頭、低質(zhì)量堿基、過短的序列后的為有效序列(clean reads)。

共識9:測序下機數(shù)據(jù)與人全基因組序列進行比對,將滿足比對條件的人源宿主數(shù)據(jù)過濾,剩余未比對成功的數(shù)據(jù)通過物種分類軟件和病原體全基因組數(shù)據(jù)庫進行比對分析,完成鑒定病原體步驟。

測序后下機合格數(shù)據(jù)的要求:Flow Cell的堿基質(zhì)量值(Q30)>87%,拆分比例>80%;單個樣本有效序列數(shù)<800萬。當標本中非人源序列數(shù)過少,如外周血、胸腹水、腦脊液等標本有效序列數(shù)<50萬;痰液、灌洗液等標本有效序列數(shù)<100萬時,提示警戒(此數(shù)據(jù)供解讀時參考。對于數(shù)據(jù)量不足的樣本,仍需重新檢測)。當一批檢測中20%以上的樣本均不合格時,判定該批次測序數(shù)據(jù)不合格,需重新上機檢測。

3丨mNGS項目的性能確認及質(zhì)量控制

3.1 項目的性能確認

根據(jù)已構(gòu)建mNGS技術(shù)平臺上的實驗方法(實驗環(huán)節(jié)包括核酸抽提、文庫構(gòu)建、上機測序、生物信息分析)進行項目性能確認,性能確認指標至少包括準確性、精密度、最低檢出限。應(yīng)先建立生物信息分析的性能確認,再使用已選擇的試劑和儀器進行實驗流程的性能確認,然后完成整個項目的性能確認。

3.1.1 生物信息分析的性能確認

從病原體數(shù)據(jù)庫中隨機選取1 000個物種,每個物種模擬生成10~100條序列,與人基因組序列進行混合(人源序列約占90%),按分時、分批、分人驗證數(shù)據(jù)庫和生信分析者的能力進行物種鑒定的評估。生物信息分析結(jié)果正確的物種占比≥90%,即≥900個物種時,生物信息分析質(zhì)量的性能確認合格。

3.1.2 準確性

共識10:針對各種樣本來源,如外周血、肺泡灌洗液、腦脊液、痰液、分泌物等,分別進行準確性評估。每種樣本類型的樣本數(shù)不低于20例,根據(jù)金標準的對照,分別計算陽性符合率、陰性符合率、總體符合率、NGS檢出率(而其他實驗方法未檢出)和NGS漏檢率。

根據(jù)《實驗室自建分子診斷項目基本要求專家共識》,陽性符合率應(yīng)≥90%。

3.1.3 精密度

共識11:至少采用5例樣本進行批內(nèi)、批間重復性實驗,以評估精密度。批內(nèi)重復性采用等分割樣本法,在同一時間,由同一實驗人員使用相同的儀器、試劑、實驗操作流程、分析方法進行評估;批間重復性采用分割樣本法,由不同的操作人員,在不同時間,使用相同的儀器、試劑、操作流程、分析方法進行評估。當使用多臺基因擴增儀或測序儀器時,須評估儀器間重復性。

NGS檢測中≥3條物種序列結(jié)果的吻合度≥90%,則判定2次重復結(jié)果吻合,吻合率≥90%則判定為合格。

3.1.4 最低檢出限

選取數(shù)據(jù)庫收錄的多種病原體(需覆蓋最常見細菌、病毒、真菌、寄生蟲等)構(gòu)成測試參考品,對于某些難以獲得的病原體可使用核酸模擬樣本(如假病毒、核酸片段等)。以相同濃度制備成10、101.5、102、102.5、103、103.5、104拷貝/mL的7個梯度,分別與人類基因組(優(yōu)選陰性臨床樣本或細胞系等)并參考臨床水平適量混合。按照實驗SOP操作,達到95%檢出的最低濃度即為相應(yīng)的最低檢出限,根據(jù)各種樣本的最低檢出限設(shè)定合理的病原體報告閾值,當?shù)陀?0拷貝/mL,需設(shè)置低濃度梯度(如100.1、100.2、100.3、100.4、100.5)繼續(xù)測試。

3.2 室內(nèi)質(zhì)控物的確認

共識12:在利用mNGS技術(shù)平臺檢測病原體的過程中,因病原體核酸結(jié)果的準確性容易受到樣本類型、檢測方法、環(huán)境等多重因素的影響,故每批次實驗均應(yīng)設(shè)置陰性質(zhì)控物、陽性質(zhì)控物,且與受檢樣本的檢測過程保持一致。

陽性質(zhì)控物宜接近臨床樣本,如已知檢測結(jié)果的臨床樣本,或自制包含DNA病毒(人巨細胞病毒)、RNA病毒(人免疫缺陷病毒)、細菌(肺炎克雷伯菌、鏈球菌)、真菌(黑曲霉)、酵母(新型隱球菌)和寄生蟲(剛地弓形蟲)核酸或基因序列的質(zhì)控品。陰性質(zhì)控物包括試劑空白對照和環(huán)境監(jiān)測對照,試劑空白陰性對照主要監(jiān)控實驗耗材如PCR管、各種試劑(如酶和配套測序試劑盒)、超純水、自配的緩沖液等是否存在污染;環(huán)境監(jiān)測陰性對照主要監(jiān)控實驗環(huán)境是否存在核酸交叉污染或遺留擴增子污染。mNGS病原體檢測屬于定性檢測,需定期統(tǒng)計陰、陽性質(zhì)控物以及常規(guī)檢測樣本的符合率,陽性符合率的降低可能提示分析靈敏度的降低,原因可能有試劑缺陷、操作過程差錯等,而對于同一批次高比例樣本數(shù)或多個連續(xù)批次出現(xiàn)陽性,可能提示存在污染。一旦出現(xiàn)失控,應(yīng)及時分析原因,確定合適的糾正措施并加以實施,防止失控再次發(fā)生。

3.3 制定實驗室間比對的質(zhì)評方案

實驗室應(yīng)按照《個體化醫(yī)學檢測質(zhì)量保證指南》等相關(guān)要求,定期參加相應(yīng)檢測項目的室間質(zhì)量評價/能力驗證,以持續(xù)保證NGS技術(shù)平臺的質(zhì)量。mNGS在感染性病原體領(lǐng)域應(yīng)用的室間質(zhì)評項目,目前國內(nèi)已開展的有中國食品藥品檢定研究院組織的病原體宏基因組二代測序檢測試劑質(zhì)量評價,國家/省衛(wèi)生健康委臨床檢驗中心組織的病毒核酸檢測、新型冠狀病毒核酸檢測、病毒基因分型等室間質(zhì)評項目。

共識13:由于mNGS可檢測到一些較罕見的病原體,應(yīng)與其他開展mNGS技術(shù)平臺的實驗室[如已獲得中國合格評定國家認可委員會(CNAS)認可或國際認證的實驗室、使用相同測序平臺的實驗室等]進行室間結(jié)果比對,每年至少2次,以定期評估實驗室的檢測質(zhì)量與能力,一旦發(fā)現(xiàn)結(jié)果可比性存在問題,需及時分析以查找原因,并采取糾正措施和預防措施。

3.4 制定項目SOP文件及相關(guān)記錄表

實驗室應(yīng)通過檢測實驗方法的建立和優(yōu)化及性能確認的過程,建立及完善檢測系統(tǒng),明確常規(guī)檢測過程中每個環(huán)節(jié)的質(zhì)控指標及標準,形成項目的SOP文件體系及其實驗流程記錄表,并不斷更新。SOP內(nèi)容需包括項目的檢測全過程,包括所涉及的試劑組分、試劑原料的來源、試劑配制方法、引物結(jié)合或探針捕獲的區(qū)域、軟件及數(shù)據(jù)庫的版本、質(zhì)控物的配制與評價等。同時還需建立檢測操作全過程(分析前、中、后)的SOP文件,包括樣本采集、運送、處理和保存;核酸的提取、片段化、文庫的構(gòu)建、文庫質(zhì)檢、室內(nèi)質(zhì)控、測序等實驗操作;生物信息分析、結(jié)果報告和解釋及進一步的建議等。對于復雜的實驗流程可采用分段簡易操作卡的形式,以保證實驗各環(huán)節(jié)標準、有序地進行,確保檢測過程及其結(jié)果記錄的真實性、準確性和可重復性。工作人員在檢測過程中應(yīng)嚴格按照SOP執(zhí)行,并在樣本接收、核酸處理、試劑配制、操作流程、儀器運行、室內(nèi)質(zhì)控分析、實驗結(jié)果分析、醫(yī)療廢棄物處理等表格中做好相關(guān)記錄。

4丨mNGS項目的報告內(nèi)容及結(jié)果解讀

4.1 結(jié)果分析及檢測報告單

在mNGS檢測報告單中至少應(yīng)包括以下內(nèi)容:項目名稱、患者基本信息、臨床診斷、樣本類型和性質(zhì)、唯一標識、采樣時間、收樣時間、檢測時間等,以及檢測方法和局限性、儀器設(shè)備、數(shù)據(jù)庫版本、檢測者、審核者、報告者、結(jié)果提示或建議等。

4.2 在報告單中備注專用名稱

4.2.1 測序深度

指該病原體基因組某段區(qū)域被檢測到的次數(shù),深度越高說明該病原體檢測結(jié)果的可信度越高,深度高低也反映病原體在樣品中的相對含量。

4.2.2 基因組覆蓋度

指檢測到的病原體序列覆蓋到整個病原體基因組上的比例,覆蓋度越高說明該病原體全基因組檢測到的比例越高。

4.2.3 檢出序列數(shù)(reads)

指特異且唯一比對到該病原體基因組上的序列數(shù)目,是一個以絕對值形式出現(xiàn)的相對值,序列數(shù)和樣本量、樣本中病原體的含量、核酸提取量、人源序列占比相關(guān),在同一大類病原體(如同屬于細菌大類)中,序列數(shù)越高說明該病原體存在的可信度越高。

4.2.4 相對豐度

指該病原體在所有被檢測到的同一大類型病原體中的比例。

4.3 實驗結(jié)果的解讀

共識14:測序深度、基因組覆蓋度和檢出序列數(shù)均是判斷檢出病原體可信度的指標,在報告單中可采用列表形式顯示病原體的種屬分類信息和相應(yīng)的序列數(shù),種屬信息須同時列出中文名和拉丁名,并把最有診斷或提示價值的病原體列在前幾位。

對于疑似背景微生物,在不排除疑似背景微生物引起感染可能的情況下,可綜合文獻報道、積累樣本數(shù)據(jù)、健康人流行病學數(shù)據(jù),確定疑似背景微生物列表,供臨床診斷時參考。

4.4 報告審核

共識15:在mNGS平臺檢測人員進行初步數(shù)據(jù)分析后,由生物信息分析人員審核實驗和數(shù)據(jù)分析結(jié)果,從事微生物或病原體檢驗的高年資工作人員審核報告結(jié)果。對于臨床診斷、治療藥物史、臨床表現(xiàn)等提示存在某種感染時,需要在結(jié)果分析和審核時重點關(guān)注,必要時與臨床溝通后再發(fā)放NGS檢測報告單。有時測序到的序列數(shù)較低,但結(jié)果對臨床亦有一定提示作用。

4.5 報告解讀的基本原則

4.5.1 檢測到病原體的分級解讀

高等級的致病性病原體如結(jié)核分枝桿菌、新型隱球菌等,在大部分類型樣本中均可能是病原體。中等級的條件致病菌如念珠菌屬,在外周血、腦脊液、穿刺液等無菌體液樣本中可能是病原體,但在痰液、肺泡灌洗液、尿液中可能是共生菌,需結(jié)合臨床特征慎重判斷致病可能性。低等級的條件致病菌如凝固酶陰性葡萄球菌,在外周血、痰液、肺泡灌洗液、尿液等大部分樣本類型中可能是共生菌,只在少數(shù)情況下如侵入操作后的腦脊液/外周血樣本、感染性心內(nèi)膜炎的贅生物樣本中可能致病。不排除疑似背景列表中的微生物引起感染,在某些感染樣本類型中能與低等級的條件致病菌相互轉(zhuǎn)化。因mNGS技術(shù)檢測感染性病原體為定性檢測,不能區(qū)分是否為優(yōu)勢菌,故對于某些開放性樣本的診斷價值應(yīng)持慎重態(tài)度。

4.5.2 序列數(shù)的解讀

序列數(shù)需結(jié)合致病性、患者臨床特征,判斷該病原體致病的可能性。在同一大類中,如某物種的序列數(shù)和其他物種有數(shù)量級的差異,則考慮其豐度較高,致病可能性相應(yīng)增加。同一患者同時檢測多個樣本的報告中出現(xiàn)相同的病原體,尤其是一個樣本為外周血,另一個樣本為病灶部位時,共同檢出的病原體致病可能性較高。

4.5.3 未檢測到病原體的解讀

在確保檢測流程、質(zhì)量控制均合格的情況下,未檢出病原體可分為2種情況。一是檢測結(jié)果無病原體檢出,但存在較多疑似背景微生物,通常出現(xiàn)在痰液、肺泡灌洗液等本身存在微生態(tài)的樣本類型中,這種報告解讀建議著重關(guān)注患者基本信息及跟進最新臨床病情,綜合判斷排除感染的可能性。二是檢測結(jié)果和疑似背景微生物列表均無檢出,考慮樣本采集時機不合適(如采樣時正在使用抗菌藥物),采集的樣本不能反映感染病灶情況(如肺部感染,而采集的標本為外周血);在腦脊液、外周血等無菌體液樣本中,該報告可提示排除感染;在痰液、肺泡灌洗液等本身存在微生物的樣本報告中,必須重新回溯檢測流程和質(zhì)控,必要時從樣本核酸提取開始重新檢測和復核。

4.5.4 罕見病原體、胞內(nèi)菌等特殊病原體的解讀

在結(jié)果解讀時需回溯生物信息分析結(jié)果,很可能因為樣本中的含量低、胞內(nèi)釋放未完全、核酸提取效率低等原因低于報告閾值而未列舉在檢測報告中,提示對于胞內(nèi)、破壁困難的微生物設(shè)置應(yīng)調(diào)整報告閾值,對于罕見病原體需要結(jié)合臨床病史和臨床溝通后再報告。

4.5.5 DNA和RNA同時檢出的解讀

DNA反映樣本中存在病原體DNA,但不能區(qū)分病原體的存活狀態(tài);RNA反映病原體轉(zhuǎn)錄水平,可提示病原體在采集樣本中的轉(zhuǎn)錄活性,提示病原體的活躍度。DNA 和RNA 報告中同時檢出的病原體其致病可能性更高。

4.5.6 報告時間

共識16:由于mNGS技術(shù)檢測感染性病原體,對于重癥疾病、復發(fā)感染、不明原因發(fā)熱、長期使用免疫抑制劑、異基因造血干細胞移植和器官移植后感染等患者臨床診斷,具有重要的提示價值和優(yōu)勢,故推薦在48~72 h內(nèi)完成檢測并發(fā)放mNGS報告單。

5丨展望

mNGS技術(shù)已經(jīng)逐步向著成熟化的臨床病原體檢測應(yīng)用方向發(fā)展,其臨床應(yīng)用價值在不斷提高的同時,仍存在需進一步優(yōu)化的方面。技術(shù)層面,如mNGS檢測結(jié)果無法完全區(qū)分致病和定植病原體,不同的病原體的mNGS檢測報告的閾值如何確定,人源核酸去除技術(shù)對最終NGS檢測結(jié)果的影響等,都需要在大數(shù)據(jù)層面進行一定的劃分和進一步驗證。對于病原體耐藥的預測方面,目前的難點為耐藥基因無法精確定位到具體的病原體,以及耐藥基因的存在和耐藥表型一致性問題,也是mNGS技術(shù)下一步亟需突破的方向之一。生物信息層面,病原體全基因組數(shù)據(jù)庫、分析軟件都需要不斷完善及實時更新、升級。此外,實驗室從事mNGS病原體檢測項目的性能確認和質(zhì)量保證體系的建設(shè)尚待完善,目前國內(nèi)外權(quán)威認證機構(gòu)尚無mNGS病原體檢測相關(guān)指南或指導原則的發(fā)布,需要多專業(yè)的人員合作才能完成。因此,本專家共識的建立需要在今后的臨床檢測工作中進一步完善和更新,以期推動本省乃至全國NGS技術(shù)在感染性病原體疾病診斷中的臨床應(yīng)用。

6丨參考文獻


執(zhí)筆:何軍。

終審:許斌、趙建華。

參與本共識修訂的人員及單位(按姓名拼音順序排列):

杜鴻(蘇州大學附屬第二醫(yī)院)、顧兵(徐州醫(yī)科大學附屬醫(yī)院)、何軍(蘇州大學附屬第一醫(yī)院)、韓崇旭(蘇北人民醫(yī)院)、李麗(東南大學附屬中大醫(yī)院)、李曉軍(中國人民解放軍東部戰(zhàn)區(qū)總醫(yī)院)、林寧(淮安市第一人民醫(yī)院)、梁偉(連云港市第二人民醫(yī)院)、劉佳(南京世和基因生物技術(shù)公司)、鞠少卿(南通大學附屬醫(yī)院)、姜玉章(淮安市第一人民醫(yī)院)、居會祥(鹽城市第三人民醫(yī)院)、馬萍(徐州醫(yī)科大學附屬醫(yī)院)、馬達(鹽城市第一人民醫(yī)院)、牛國平(徐州市中心醫(yī)院)、潘世揚(江蘇省人民醫(yī)院)、錢暉(江蘇大學)、沈翰(南京大學醫(yī)學院附屬鼓樓醫(yī)院)、史偉峰(常州市第一人民醫(yī)院)、汪俊軍(中國人民解放軍東部戰(zhàn)區(qū)總醫(yī)院)、王書奎(南京市第一醫(yī)院)、王麗(徐州市第一人民醫(yī)院)、王春新(無錫市第一人民醫(yī)院)、吳元健(蘇州市市立醫(yī)院)、吳國球(東南大學附屬中大醫(yī)院)、許斌(江蘇省臨床檢驗中心)、許文榮(江蘇大學)、徐杰(蘇州大學附屬第一醫(yī)院)、陰晴(江蘇大學附屬醫(yī)院)、姚永良(昆山市第一人民醫(yī)院)、楊辰(蘇州市市立醫(yī)院)、趙建華(江蘇省臨床檢驗中心)、朱葉飛(南京醫(yī)科大學第二附屬醫(yī)院)、朱雪明(蘇州大學附屬第二醫(yī)院)、張平(常州市第二人民醫(yī)院)、張憲(南京世和基因生物技術(shù)公司)、鄒榮良(無錫市第二人民醫(yī)院)、周成林(泰州市人民醫(yī)院)、周鵬(蘇州大學附屬第一醫(yī)院)。


文獻著錄格式:江蘇省醫(yī)學會檢驗學分會,江蘇省臨床檢驗中心. 宏基因組測序技術(shù)檢測感染性病原體江蘇專家共識(2020版)[J]. 臨床檢驗雜志,2020, 38(9):641-645.


作者:江蘇省醫(yī)學會檢驗學分會,江蘇省臨床檢驗中心

執(zhí)筆:何軍。

終審:許斌、趙建華。

臨床檢驗雜志編輯部

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電話:025-83620680,025-83620683

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