【感染科普笔记2023-8-27】何香燕丨mNGS病原体定植与感染的发现与探讨

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讲者丨何香燕（华大因源临床科研主管）
整理丨李振欣（辽宁省肿瘤医院）
审核丨江云兰
来源丨SIFIC 2022“全国感控与耐药感染”联合大会
随着基因测序研究不断的发展和进步，越来越多的研究探索逐渐应用在相关实用医疗中。为人类生命健康不断探索。本期，来自华大因源临床科研的主管何香燕教授，向我们介绍近年来mNGS技术在共生菌群研究、病原学诊断的研究成果介绍，并对mNGS病原测序的广泛应用及社会经济价值提出展望。



一、mNGS病原体定植与感染的发现与探讨从2001年人类基因组序列草图的首次发布到现在，基因测序研究经历了20余年的艰辛历程。2004年宏基因组基因组学诞生，是基因测序研究的重要里程碑之一。
二、mNGS科研论文统计从2012-2022，刊登mNGS论文最多的前三本杂志分别是Plos One、Scientific Repect和Frontiers in Microbiology。算法类文章的发表数量在2018年达到峰值。目前的mNGS方法学的创新，多数从机器学习的角度出发，并尝试从更宏观、更系统、更多维的角度挖掘数据。刊登在《柳叶刀》上的论文呈现上升趋势，说明在临床相关mNGS的研究在增多。
三、mNGS促进人体共生微生物群研究定植是指微生物在宿主体内或者宿主表面存在，能够生长或增殖，但没有入侵组织造成细胞组织损伤，没有临床表现，没有引起宿主免疫反应。
共生微生物的益处：①食物消化；②协助产生短链条脂肪酸、维生素以及各种酶和代谢产物；③免疫调节；④抵抗病原；⑤解毒。共生微生物也提供了内源性潜在感染源。
四、共生与感染感染是微生物突破宿主防卫入侵宿主组织，引起宿主免疫反应，造成细胞、组织甚至器官损伤。感染包括内源性感染和外源性感染。当机体免疫系统退化免疫力降低时，或微生物菌群失调时，会促进机会性感染。如癌症和艾滋病患者的多重感染，抗生素治疗后的艰难梭菌感染。有研究表明，一些定植微生物可在免疫缺陷患者中造成严重感染性疾病，如缓症链球菌、耶氏肺孢子菌等。
降低宿主免疫及增加易感性的因素包括：①年龄：非常小或非常大；②遗传或获得性免疫缺陷；③怀孕；④手术及器官移植；⑤基础疾病：癌症、肝功能紊乱、糖尿病；⑥化疗及免疫药物；⑦身体及精神压力；⑧其他感染。
五、华大基因PMseq(mNGS)感染病原鉴定

• 常见病原体检测；
• 罕见病原体检测；
• 新发病原体鉴定；
• 难检病原体鉴定；
• 混合感染检测；
• 感染排除。
  

六、如何区分病原体是定植还是感染区分病原体是定植还是感染的方法包括：①传统的辨别方法：通过PCR、半定量PCR、血清学微生物抗原分子免疫检测、代谢物检测、组织切片检测以及结合临床、病史等。②新鉴别方法：从宿主、病原、共生微生物群的角度区分感染与定植；③mNGS检测鉴别技术。
目前，区分感染与定植的相关研究主要集中在耶氏肺孢子菌、白色念珠菌、鲍曼不动杆菌、铜绿假单胞菌、嗜麦芽寡养单胞菌、肠球菌、艰难羧酸杆菌、金黄色葡萄球菌、非结合分枝杆菌等。
已有区分病原体是定植还是感染相关研究的特点：

• qPCR结果判定需要设定阈值，不同研究的判断阈值不一致，尚未有一个判定标准值建立，临床上应用受限。
• 抗原分子检测易出现假阳性，如β-D-葡聚糖检测易受多种因素影响(比如其它真菌的混合感染，出现假阳性)。
• 一次检测针对特定单一病原体，不能判定是否有共感染情况。
• 区分方法角度单一，主要从病原角度，没有结合宿主反应及微生态角度。
  

七、感染与定植研究的未来方向

• 丰富病原研究对象：①常见条件致病菌感染与定植。②研究区分革兰氏阴性、阳性菌、胞内菌、胞外菌感染与定植。③大类：区分细菌、真菌、病毒感染/定植。
• 宿主状态全面评价：①免疫状态分类：免疫抑制与非抑制人群。②基础疾病大类分类：HIV患者、肿瘤患者、移植患者等。③年龄、性别等个体因素的影响。
• 从研究方法角度挖掘：①多组学评价：病原、微生态、宿主、代谢、临床标记物。②单细胞测序。③大数据、机器学习等基因组数理统计模型。
  

小结：mNGS病原测序是综合宿主、微生物、病原的“科赫法则”，重新定义了感染性疾病。从基因组成层面进一步进行位点分析，涉及耐药、毒力、突变等。针对疑难、危重、特殊病例的光谱病原检测，可进行病原体定性和定量。有助于疑难杂症的研究，对疾病严重程度的判定和预后有帮助，有很高的社会经济学价值。

封面图片来自网络

图文：王小虾

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