2020年3月5日-Elsevier發(fā)表的《分子診斷學(xué)雜志》中的一份報(bào)告介紹了一項(xiàng)新技術(shù)，該技術(shù)使用實(shí)時(shí)下一代測(cè)序(NGS)來(lái)分析血漿中微量的微生物無(wú)細(xì)胞DNA。膿毒癥患者提供了在抽血后幾小時(shí)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(cè)試既不夠快，也不夠具體，無(wú)法提供及時(shí)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(shuō)：“每年膿毒癥病例高達(dá)5000萬(wàn)，膿毒癥相關(guān)死亡人數(shù)達(dá)1100萬(wàn)，是健康損失的主要原因?！钡聡?guó)海德堡醫(yī)院。“病原體的可靠早期識(shí)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(jī)會(huì)。目前護(hù)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(shí)提供陽(yáng)性結(jié)果?！?
NGS包含了幾種先進(jìn)的方法來(lái)對(duì)DNA中的核苷酸進(jìn)行測(cè)序。在之前的工作中，研究人員描述了一種使用微生物無(wú)細(xì)胞脫氧核糖核酸NGS檢測(cè)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(shí)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(cè)試來(lái)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(cè)序的診斷工作流程。通常，納米孔測(cè)序可用于分析足夠長(zhǎng)的片段。而無(wú)微生物的DNA在血漿中會(huì)出現(xiàn)小塊，數(shù)量很少。納米孔測(cè)序提供了測(cè)序過(guò)程中實(shí)時(shí)分析的可能性，大大減少了獲得結(jié)果所需的時(shí)間。“我們還必須創(chuàng)建經(jīng)過(guò)驗(yàn)證和特別調(diào)整的生物信息學(xué)程序，以可靠地識(shí)別病原體，”德國(guó)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(xiàng)新技術(shù)依賴于一種叫做MinION的手持納米孔測(cè)序儀的使用。該裝置是便攜式的，可以讀出超長(zhǎng)讀數(shù)，并立即對(duì)讀數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)處理。
在這項(xiàng)概念驗(yàn)證研究中，研究人員分析了四名入住重癥監(jiān)護(hù)室的膿毒癥患者和三名健康對(duì)照者的血漿。使用兩種技術(shù)對(duì)每個(gè)樣本的DNA進(jìn)行測(cè)序：標(biāo)準(zhǔn)NGS(Illumina)和新的納米孔NGS技術(shù)。通過(guò)納米孔測(cè)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(yáng)性。
經(jīng)過(guò)進(jìn)一步改進(jìn)，新技術(shù)可以將測(cè)序吞吐量提高3.5倍，從而允許在測(cè)序后幾分鐘內(nèi)識(shí)別病原體。事實(shí)上，最高質(zhì)量的結(jié)果是在測(cè)序開始后的2或3小時(shí)內(nèi)產(chǎn)生的。相比之下，Illumina只有測(cè)序后才能得到最終結(jié)果。Sohn醫(yī)生評(píng)論說(shuō)：“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(jìn)而可以顯著改善患者的預(yù)后?！?
在對(duì)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(cè)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(cè)序的準(zhǔn)確性低于Illumina(約85%對(duì)99%)，但他們發(fā)現(xiàn)MinION和Illumina的發(fā)現(xiàn)之間有很強(qiáng)的相關(guān)性。
brenner教授說(shuō)：“血培養(yǎng)費(fèi)時(shí)、易出錯(cuò)、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(duì)性治療的不當(dāng)和延遲。”“納米孔測(cè)序平臺(tái)可以實(shí)時(shí)測(cè)序，有可能將診斷時(shí)間縮短至數(shù)小時(shí)?！?
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