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博奥MAPMI助力临床复杂感染筛查
发布日期 : 2019-03-14 18:02:52 点击数:
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目前感染性疾病仍然是全球公共卫生重大威胁。国际商贸活动更加频繁、全球化趋势显著,以碳青霉烯耐药为典型代表的耐药菌扩散迅速,疟疾、HIV等传染病导致发展中国家的发病率和死亡率不断上升,感染的发病率和死亡率仍居高不下。特别是重症感染,起病急、进展快、病原体复杂,短时间内能否明确致病病原微生物至关重要。据WHO数据,脓毒症(严重感染)患者病死率可高达20%,当今感染形势依然严峻。

然而,巨大的感染体量面前,目前临床仍有大量病例最终无法明确感染病原,致使临床感染“病原不明”的比例依旧很大:

不能明确病原就谈不上精准诊断,更无法精准治疗。造成目前临床经常被迫经验用药、推断用药,若用药错误则延误病程、加重费用负担甚至导致死亡。造成这种现状主要有以下两个方面:

临床上可感染人的微生物种类繁多,涉及到病毒、细菌、真菌、寄生虫等多个类别的病原体。这些病原微生物种类繁多,能感染人的可达千余种,其结构更是从非细胞形态的病毒,到原核的细菌,再到真核的真菌等千差万别。虽然临床已经发展了包括形态学检测、培养分离、生化检测、免疫学检测、分子检测等在内的多种检测手段,但仍无法解决所有感染问题,此前也没有一种技术方法能进行理想中的“感染病原全谱扫描”。

病原微生物感染浓度低。病原微生物对人体的侵染可以发生在各个部位,而且经常并不需要很高的感染浓度就可以引起严重症状,再兼以某些部位的取样并不容易,量也无法取多,这种情况下就需要有较高检测灵敏度的检测技术,这也从另一方面加剧了感染病原不能明确的困难。

mNGS宏基因组测序新技术带来“全景扫描”的曙光

幸运的是,一种新技术将使这一现状将得到很大的改善。近年来基于宏基因组学的二代测序技术(metagenomics Next Generation Sequencing,mNGS)的出现,使得全面的、超广谱的复杂感染病原筛查成为可能。这种技术无需提前预知感染微生物,理论上能面向所有感染微生物进行检测,且不依赖于传统的微生物培养,可直接对临床样本中的核酸进行检测,而且它有很高的检测灵敏度,这一切使我们看到了对一众病原进行“全景扫描”的曙光。这种超广谱病原体筛查技术的出现,深刻变革了传统病原体检测的思路,为解决临床未知感染等疑难问题提供了一种极具前景的广谱筛查手段。

迅速进入聚光灯下的mNGS技术

传统的基于病原遗传物质(核酸)的检测又称分子诊断技术,大多是基于先验假设的靶向检测,亦即,推测可能是流感病毒感染,那就指定做一个流感检测,根据检测结果验证自己的推测。而mNGS是随机无偏的、无需提前预判感染微生物的非靶向检测,下面这个“钓鱼”和“捕鱼”的卡通图形象地说明了这种区别。

mNGS这种无偏非靶向、广谱开放的特点,使它具备了成为“有能力对所有病原微生物进行全谱扫描”的技术,这为疑难、危重、罕见感染的诊断提供了有力的技术手段。

自2014年被成功应用于14岁波多黎各男孩脑脊液钩端螺旋体检测以来,mNGS技术发展迅速,对菌血症脓毒血症、免疫抑制宿主并发感染、肺部感染、脑炎脑膜炎感染等体现了很高的临床价值,与传统方法相比,极大地提高了临床病原检出率。

而这一个一个的案例也已引起各医学领域专家的重视,在2017、2018两年中,出台了多个专家共识推荐mNGS技术用于辅助感染病原检测,包括《宏基因组分析和诊断技术在急危重症感染应用专家共识》《终末期肝病合并感染诊治专家共识》《中国成人医院获得性肺炎与呼吸机相关性肺炎诊断和治疗指南(2018年版)》《儿童呼吸道微生物检验标本采集转运检测建议》《中国利什曼原虫感染诊断和治疗专家共识》等。

MAPMI™—博奥生物的mNGS解决方案

MAPMI™(Metagenomic Analysis Pipeline for Microbial Identification)技术是清华控股成员企业博奥生物集团基于自主的BES4000高通量测序平台研发的超广谱病原体筛查技术。可从外周血、组织、肺泡灌洗液、脑脊液等15种不同的人体样本中筛查与人类疾病相关的7373种病毒,3348种细菌、209种真菌、153种寄生虫等微生物,从样本接收开始最快48小时即可出具检测报告,报告中体现数据详实的阳性病原体检测结果,进而辅助临床医生制定精准诊疗方案。

目前MAPMI™已在全国多个博奥检验所开展检测服务,受到了各大医院临床科室的高度肯定。

1.MAPMI™技术可检测样本类型

适用于MAPMI™技术的样本类型可分为8大类、15小类,包括外周血、脑脊液、肺泡灌洗液、脓液、组织、胸/腹水、痰液等。该技术为这些不同样本提供了完善的样本制备方案,可用于解决不同状态样本的核酸提取。

2.MAPMI™适用人群及范围

持续发热超过4天或间歇性发热超过7天的病例。

经验性治疗无效但仍有感染症状。

病情危重需要尽快明确病原体病例。

特殊病人,如免疫抑制宿主、合并基础疾病、反复住院的重症感染患者需尽快明确病原体。

术后严重感染患者,需尽快明确病原。

肺部阴影的感染病原学排查。

感染性、肿瘤或自我免疫导致炎症的排查。

内窥镜诊疗(如各种肠镜、胃镜、纤支镜、膀胱镜、ERCP等)后需要进行感染监控。

侵入性手术(注射疗法、穿刺疗法以及介入性治疗等)后需要进行感染监控。

3.MAPMI™检测流程

MAPMI™检测流程包括样本核酸提取、文库构建、上机测序、数据分析和出具报告,具体流程如下图所示。

4.MAPMI™技术优势

真正将RNA病毒与DNA病毒、细菌等其它病原整合为一次检测

MAPMI™技术有专门针对RNA病毒优化的核酸制备和文库构建流程,会对RNA病毒组分进行单独的核酸提取和单独建库,然后与细菌等DNA部分共测序。这种处理能保证与单独进行病毒检测灵敏度完全一致,最终保证优秀的“全涵盖、全景式”的病原检测覆盖度和灵敏度。

为不同样本类型制定独特的样本核酸制备方案

即便有再强大的测序技术,也必须先从临床样本中提取出微量病原的核酸,这一步工作称为样本制备,这个环节的质量直接决定着检测结果的成败。而临床样本形式种类繁多(如图所示),病原体特性多样,如仅有一层蛋白外壳包被的、磷脂膜的、薄壁的、多聚糖厚壁的、多层壁的等等各式各样。要从这么多形态不同的样本中很好地提取出各种各样特性的病原微生物核酸,一种统一的方法是不可能的。博奥凭借在临床病原检测领域十余年的产品开发积累,为不同的临床样本专门制定了不同的标准SOP提取方案,分门别类处理,以期达到最佳的病原核酸提取效果。

其它技术优势

无需人工干预的全自动数据分析-结果报告系统。

小巧灵活快速,最少2-4个样本即可起测,48小时即可出具检测报告。

检测灵敏度极高,病毒检测灵敏度可达1000 copies/mL,细菌、真菌、寄生虫检测灵敏度100 copies/mL。

报告内容丰富,包含物种的检出长度、临床浓度(绝对浓度,copies/mL)等关键指标,辅助判断样本中检出的多个菌种的相对丰度。

给出物种的覆盖度谱图,极大提高阳性病原体判断的可靠性。

报告耐药基因检测结果,辅助指导临床用药。

支持从报告系统中自行查询结果并下载报告