感染是急危重症患者死亡的主要原因之一。近年来，随着新发和耐药病原的出现，以及免疫抑制人群的逐渐增多，感染的发病率和死亡率居高不下。其中，呼吸道感染是临床最常见的感染类型之一，流感、新冠肺炎都属于呼吸道感染疾病，通常具有发病急、进展快、病原组成复杂等特点。如何在短时间内明确病原，是呼吸道感染早发现、早治疗的关键。12月14日，深圳华大生命科学研究院（下称“华大研究院”）联合复旦大学附属中山医院（下称“中山医院”）通过对1000余例临床宏基因组高通量测序诊断数据的分析，评估了4种呼吸道样本的诊断效能，同时挖掘到不同诊断效能背后微生物组成特点，为临床自动化分析提供有效解决方案。相关研究成果发表于BioMed Central出版社集团旗下学术杂志Respiratory Research。Respiratory Research官网截图
临床上鉴定病原的方法有很多种，包括菌株培养、染色镜检、抗原抗体分子技术等。与传统实验室诊断方法相比，华大推出的新型高通量测序诊断技术可完全脱离常规培养和偏倚性扩增，直接对样本中的所有核酸进行高通量测序，具有检验时间短、灵敏度高、准确性高等特点。
2015年10月，中山医院与华大合作成立“中（中山医院）华（华大基因）精准医学中心实验室”。自实验室成立以来，高通量测序病原检测在感染领域发挥了巨大作用，造福了大量急危重症患者。中山医院感染病科主任胡必杰教授表示：“做好感染性疾病救治工作的核心离不开精准快速的病原学诊断，而高通量测序是其中代表性的检测技术。”
目前，高通量测序诊断技术在临床感染诊断中得到了大规模应用，满足了临床早期病原诊断需求，为临床早期明确感染病原提供了最新检测方法。但在实际操作过程中，仍然存在一些需要优化与探索的方面。背景菌:
在阅读检测报告时，需结合样本类型、微生物背景、患者临床特征、传统病原体检测报告和辅助检查等判断是定植菌、背景菌还是致病菌。对于高通量测序检测报告，测序机构必须尽可能提供检测列表，而不是做出判断，应由临床医生结合检测结果和临床病史做出判断。胞内菌/真菌检出率低:
胞内感染菌因释放到体液中含量较少，导致检测敏感性偏低；真菌具有较厚的细胞壁，核酸提取效率较低，导致临床检出率和敏感性较低。通常来说，呼吸道感染病人送检的样本类型可选择痰液、肺泡灌洗液、胸腔积水等。在应用高通量测序诊断技术的过程中，中山医院发现对于呼吸道感染病人提供的不同样本类型，检测结果的精确度也存在差异。研究团队通过中山医院本地化高通量基因检测平台（采用华大智造自主研发的DNBSEQ技术），完成了对2017至2019年临床采集的1261例样本的高通量测序工作。为探究最适合复杂呼吸道感染的高通量测序病原诊断样本类型，并了解其背后的组学机制，华大研究院和中山医院针对其中诊断剩余数据共同进行挖掘分析。此外，研究人员另辟蹊径，开发了一个以生信多参数组合为解读基础的高通量测序病原分析流程。该自动化流程对于病原的预测水平与临床医生报告解读水平基本一致。基于中山医院本地化感染病原高通量基因检测平台的使用经验和相关科研成果的发现，本次研究将病原分为3大类：非分枝杆菌属的临床常见致病菌、分枝杆菌和真菌1。通过将高通量测序临床解读结果与临床微生物学诊断金标准作比较，研究团队发现高通量测序对于细菌的检出优于真菌。其中，肺泡灌洗液在常见病原菌检出中表现最优；痰液的结核检出率最高。针对不同样本类型的分析显示，痰液中口腔微生物检出相对较多；肺和胸水的物种较类似，多为环境污染菌；而肺泡灌洗液中物种的类型可涵盖其他3种样本所检出的，意味着肺泡灌洗液能保证呼吸道微生物的检出阳性率。明确了肺泡灌洗液在高通量测序病原检出上的优势之后，研究团队进一步比较了肺泡灌洗液中的病原菌群，发现癌症患者与对照人群的菌群存在显著差异。此外，研究团队通过数据集训练的方式，找到了能有效拟合临床诊断的生信诊断阈值标准。本次研究通过分析2017-2019年度上海中山医院患者呼吸道样本高通量测序数据，发现肺泡灌洗液是呼吸道感染病原高通量测序检测的最佳样本类型；宿主免疫状态也是影响呼吸道微生物结构的因素之一。最后，研究再次印证了对于不同病原体进行不同的生信诊断阈值标准设定，可以有效识别呼吸道样本中的致病病原，在提升数据利用度的同时，为临床自动化分析提供了有效解决方案。
上海复旦大学附属中山医院胡必杰主任和华大研究院李俊桦研究员为论文的共同通讯作者；上海复旦大学附属中山医院缪青医生、华大研究院梁天柱老师、裴娜博士和刘春娇博士为论文共同第一作者。本研究已通过伦理和人遗审查，严格遵循相应法规和伦理准则。参考文献：
1. Miao Q, Ma Y, Wang Q, et al. Microbiological Diagnostic Performance of Metagenomic Next-generation Sequencing When Applied to Clinical Practice. Clin Infect Dis 2018; 67(suppl_2): S231-S40.
编辑：李丽
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