2020年3月5日-Elsevier發(fā)表的《分子診斷學(xué)雜志》中的一份報告介紹了一項新技術(shù)，該技術(shù)使用實時下一代測序(NGS)來分析血漿中微量的微生物無細(xì)胞DNA。膿毒癥患者提供了在抽血后幾小時內(nèi)準(zhǔn)確診斷引起膿毒癥的藥物的可能性。目前的診斷測試既不夠快，也不夠具體，無法提供及時和重要的信息。
海德堡大學(xué)麻醉科副主任、醫(yī)學(xué)博士Thorsten Brenner解釋說：“每年膿毒癥病例高達(dá)5000萬，膿毒癥相關(guān)死亡人數(shù)達(dá)1100萬，是健康損失的主要原因。”德國海德堡醫(yī)院?！安≡w的可靠早期識別可以快速、適當(dāng)?shù)馗深A(yù)抗生素，從而增加更好預(yù)后和患者生存的機會。目前護理的標(biāo)準(zhǔn)診斷仍依賴于相應(yīng)病原體的微生物培養(yǎng)，多數(shù)情況下(70%至90%)并不能及時提供陽性結(jié)果?！?
NGS包含了幾種先進的方法來對DNA中的核苷酸進行測序。在之前的工作中，研究人員描述了一種使用微生物無細(xì)胞脫氧核糖核酸NGS檢測血液病原體的系統(tǒng)，該系統(tǒng)比標(biāo)準(zhǔn)血液培養(yǎng)(28小時內(nèi))更高靈敏度和更快。然而，他們的最終目標(biāo)是開發(fā)更快的測試來加速治療。
為了克服這一局限性，研究人員建立了基于微生物DNA第三代高通量(納米孔)測序的診斷工作流程。通常，納米孔測序可用于分析足夠長的片段。而無微生物的DNA在血漿中會出現(xiàn)小塊，數(shù)量很少。納米孔測序提供了測序過程中實時分析的可能性，大大減少了獲得結(jié)果所需的時間。“我們還必須創(chuàng)建經(jīng)過驗證和特別調(diào)整的生物信息學(xué)程序，以可靠地識別病原體，”德國斯圖加特的Flawn Hof的界面工程和生物技術(shù)研究所首席研究員Kai Sohn博士指出。
這項新技術(shù)依賴于一種叫做MinION的手持納米孔測序儀的使用。該裝置是便攜式的，可以讀出超長讀數(shù)，并立即對讀數(shù)進行實時處理。
在這項概念驗證研究中，研究人員分析了四名入住重癥監(jiān)護室的膿毒癥患者和三名健康對照者的血漿。使用兩種技術(shù)對每個樣本的DNA進行測序：標(biāo)準(zhǔn)NGS(Illumina)和新的納米孔NGS技術(shù)。通過納米孔測序，發(fā)現(xiàn)膿毒癥患者的所有樣本均為細(xì)菌、病毒或真菌陽性。
經(jīng)過進一步改進，新技術(shù)可以將測序吞吐量提高3.5倍，從而允許在測序后幾分鐘內(nèi)識別病原體。事實上，最高質(zhì)量的結(jié)果是在測序開始后的2或3小時內(nèi)產(chǎn)生的。相比之下，Illumina只有測序后才能得到最終結(jié)果。Sohn醫(yī)生評論說：“這種新系統(tǒng)可能有助于ICU中同等調(diào)整的抗生素干預(yù)，進而可以顯著改善患者的預(yù)后。”
在對239份敗血癥患者樣本的回顧性分析中，研究人員比較了MinION系統(tǒng)和Illumina NGS技術(shù)檢測病原體的可能性，后者具有高度的準(zhǔn)確性和臨床證明。盡管納米孔測序的準(zhǔn)確性低于Illumina(約85%對99%)，但他們發(fā)現(xiàn)MinION和Illumina的發(fā)現(xiàn)之間有很強的相關(guān)性。
brenner教授說：“血培養(yǎng)費時、易出錯、易被污染，但仍被認(rèn)為是膿毒癥診斷的標(biāo)準(zhǔn)治療方法，這往往導(dǎo)致針對性治療的不當(dāng)和延遲?！薄凹{米孔測序平臺可以實時測序，有可能將診斷時間縮短至數(shù)小時?！?
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