2019-09-05浏览量:256

经典再续 | 病原宏基因组技术如何在CNS诊断中更进一步?

导读

在今年的6月份,Charles Y. Chiu及其团队在《新英格兰医学杂志》发表一篇宏基因组学脑膜炎诊断多中心研究。在这篇文章中,一项为期1年的多中心前瞻性研究纳入204例患者,评估了此技术在住院患者中诊断传染性脑膜炎和脑炎的有效性。

 

临床现状促进新技术的发展


自2014年Charles Y. Chiu及其团队在新英格兰医学期刊刊登了一例病原宏基因组技术(mNGS)成功用于脑膜炎感染病原诊断的病例后,mNGS在临床感染性疾病诊断领域的应用被越来越多的专家认可和接受,尤其是中枢神经系统(CNS)疾病感染的病原诊断及鉴定。传统的脑脊液检测方法缺乏对罕见病原体的诊断能力,临床中有大约50%的患者不能查出急性脑炎脑膜炎的致病原。 基于高通量测序技术的mNGS技术是一种用于辅助诊断传染病的新方法,它可以通过单一检测,即鉴定全面的潜在病原体(病毒、细菌、真菌和寄生虫)。 然而,已发表的文章中,关于mNGS的有效性只基于个体患者或小型回顾性病例。若要将mNGS检测中枢神经系统感染的技术推广至日常临床诊断中,则需要更有效的研究证据。 


长达一年之久的研究历程...


研究方法

在一项为期1年的研究中,共纳入8家医院共204例患者,通过与传统检测方法(定义为脑脊液的培养、PCR或抗原检测,不包括血清学检测或脑脊液以外的样本检测)比较,来评估mNGS诊断中枢神经系统感染的临床有效性。对于这些患者的后续跟踪,研究团队通过临床微生物测序委员会会议上的实时电话与治疗医师进行沟通。患者入选的标准为:任何年龄的病人在两周内发生病因不明的脑炎、脑膜炎、脊髓炎,且初诊登记时缺乏诊断。
  

患者特征

经过筛选后,最终纳入结果且完成实验的患者为204名(55.9%为男性),平均年龄为39.6岁,其中46名患者(22.5%)年龄在18岁或18岁以下。这些患者的诊断主要包括孤立性脑膜炎(70例,占34.3%)或脑炎(130例,占63.7%),仅有2.0%的患者为脊髓炎(4例)。患者的平均住院时间为27.9天,并且48.5%的患者(99名)因症状严重住进ICU。
 

NGS结果和传统检测的对比

总的来说,mNGS鉴定出32例感染,而传统检测方式仅检测出27例感染。其中50.5%的患者确认病因(图A),传染性病因(27.9%)和自身免疫疾病(8.3%)是常见的诊断类别。
 

图A


在上图中,57例患者的58例感染诊断有以下特征:

  • 19例(33%)mNGS检测结果与传统检测一致;

  • 13例(22%)仅使用mNGS检测诊断出致病原,后续被正交实验验证;

  • 26例(45%)仅使用传统检测诊断出致病原。

 

 在26例仅使用传统检测诊断出致病原但是mNGS检测呈阴性的病例中,这些mNGS假阴性病例可分为三类:

  • 单纯血清学检测确诊的病例(11例),其中传统的脑脊液直接检测(如培养、PCR、抗原检测)均为阴性;

  • 从脑脊液以外的样本(7例)如脑活检中诊断的病例;

  • 由于脑脊液中病原体滴度较低(8例),mNGS检测呈阴性,传统的微生物学检测呈阳性。

 

最后一类病例检测出的感染致病原包括:牛分枝杆菌、结核分枝杆菌、新型隐球菌、痤疮丙酸杆菌、梭菌、金黄色葡萄球菌、巨细胞病毒和单纯疱疹病毒2型。 在仅使用mNGS诊断出致病原的13例患者中,临床医生表示mNGS的结果对8例(62%)患者的临床治疗有积极的影响(图D)。其中检测出的致病原包括圣路易型脑炎病毒,戊型肝炎病毒和无乳链球菌。这些病原体在临床初诊时,都未被医生考虑过。mNGS还鉴定出传统检测呈阴性,但是临床怀疑是致病的微生物:奈瑟菌、法氏诺卡氏菌、热带念珠菌、嗜气肠杆菌(现改名为克雷伯氏嗜气肠杆菌)、链球菌、粪肠球菌。

 

图D 


临床医生对于mNGS检测的评价


在临床微生物测序委员会的讨论中,医生表示mNGS的结果有助于: 1) 消除患者对相关诊断的疑虑(例如,圣路易型脑炎病毒的感染诊断)2) 支持停止临床诊疗中不必要的经验治疗(例如,阿昔洛韦用于疱疹病毒感染的经验治疗)3) 协助排除合并感染(例如,仅在移植后淋巴增生性疾病或伴有脑炎的淋巴瘤病例中检测出人类疱疹病毒第四型)4) 诊断感染综合征(例如,人类免疫缺陷病毒1型感染中未检出的CNS感染)5) 加快疑似非传染性病例的适当治疗(例如,淋巴瘤或包括糖皮质激素在内的免疫抑制剂,用于急性脱髓鞘性脑脊髓炎的化疗)6) 以及病毒基因分型(例如,阳性肠病毒病例)等流行病学目的的治疗。 

 

结果讨论


在研究纳入的人群中,脑脊液的mNGS技术比传统检测鉴定出更多潜在的病原体(32 vs 27)。仅通过mNGS诊断的感染病例为13例,其中有8例具有临床意义,医生根据此结果最终调整了7例患者的治疗方案。这些研究结果表明,尽管进行了传统检测,但仍有一部分患者未发现神经系统感染的病因,部分患者对mNGS检测存在一定的临床需求。 这些发现还突出了mNGS技术的关键优势——它不依赖于传统检测的靶向病原体,而是能够在一次测定中检测到许多潜在的感染因子。即使mNGS的结果与常规检测结果一致,mNGS的结果也很有价值,它不仅可以确保传统检测诊断的正确性,更能检测或排除合并感染,尤其是对于免疫功能低下的患者。但是研究者认为mNGS测试结果假阴性的风险较高,如果要将此技术推广,还需要进一步研究mNGS检测的首选时间和适用人群。 

 

小结


研究结果显示脑脊液的mNGS检测代表了脑炎脑膜炎诊断的未来发展方向。 这种诊断方法可以指导早期和更有针对性的神经侵袭性感染治疗,有助于识别新发感染和疾病表型,并加速非感染性原因的检查和治疗。 

 

原文献ID

题目: Clinical Metagenomic Sequencing for Diagnosis of Meningitis and Encephalitis

期刊:The NEW ENGLAND JOURNAL of MEDICINE

发表时间:2019年6月

通讯作者:Charles Y. Chiu

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