迪飞学术丨mNGS在疑似下呼吸道感染患者诊疗中的应用

导    读

 

2024年1月，迪飞医学牵头，联合南京鼓楼医院、东部战区总医院和江苏省中西医结合医院的呼吸科团队，在期刊Infection（IF=7.5）上发表了一篇多中心研究型论文。文章纳入201例疑似下呼吸道感染患者共计205份临床样本，同时进行宏基因组测序（metagenomic next-generation sequencing，mNGS）与传统病原学检测（Conventional microbiology tests，CMTs），根据mNGS结果指导CMTs阴性患者调整治疗方案，评估其治疗效果。研究旨在探讨mNGS在疑似下呼吸道感染诊断和指导治疗决策中的应用潜力，以证明mNGS在实际临床场景中的可行性。

 

研究背景

 

下呼吸道感染（Lower respiratory tract infections，LRTIs）影响到气管、支气管和肺部组织，是各个年龄层、尤其是5岁以下儿童死亡的主要感染性原因之一。LRTIs可有多种病原体引起，包括细菌、真菌和病毒，其潜在流行病学涵盖了肺炎、流感、支气管炎和细支气管炎等疾病。

 

在LRTIs初期，临床医生往往给予抗生素的经验性治疗，这可能导致患者因频繁使用广谱抗生素而产生耐药性。因此了解呼吸道微生物谱的复杂性，对于下呼吸道感染患者的早期诊断和治疗的及时调整至关重要。

 

研究方法

 

研究最终纳入201例疑似下呼吸道感染的患者，共计205例临床样本同时进行mNGS和CMTs检测，具体包括180例肺泡灌洗液，10例外周血，6例胸腔积液，3例痰液，3例肺活检组织，2例脓液和1例脑脊液。CMTs检测包括培养、G试验、GM试验以及抗酸染色等方法。对于患者治疗效果的评估，临床医生依据《中国成人社区获得性肺炎诊疗指南》的标准，对患者的临床反应进行评价，最终划分为四类：有效治疗、状态稳定、治疗失败和未能跟进。

图1 研究流程图

 

研究结果

 

mNGS广泛识别下呼吸道感染病原体

205例样本均采用mNGS结果分析，并与CMTs结果进行比较，以评价mNGS在LRTIs中的病原检测效果。在所有样本中， mNGS的阳性检出率显著高于CMTs（93.9% vs 36.1%，P<0.001）。与CMTs结果相比，mNGS在所有临床样本中表现出93.5%的敏感性（95% CI:85.5-97.9%），其中对肺泡灌洗液的敏感性为95.4%，对血液的敏感性为100%，对胸腔积液的敏感性为50%。在所有临床样本中，mNGS的整体特异性为9.4%（95% CI: 4.9-15.8%），准确性为41.0%（95% CI: 34.2-48.0%）（图2B）。

 

在比较mNGS和CMTs鉴定病原体时，结果表明mNGS检出明确病原体23例（12.2%），可能的病原体138例（73.4%）。大约14.4%的临床样本通过mNGS鉴定出的病原体被认为是不太可能的。此外，33.2%的样本通过mNGS被诊断为单一物种感染，而CMTs仅在2.4%的样本中检测出单一物种（图2D）。

 

比较CMTs和mNGS检出物种数量的一致性时，结果显示14.6%的样本在两个方法中均为单一物种，而同时检出多个物种的样本仅有2例（1.0%），阴性样本有11例（5.4%）。

图2 mNGS对LRTIs感染病原体的诊断性能

 

mNGS指导CMTs阴性患者进行用药调整及其对患者预后的影响

对CMTs阴性且mNGS阳性的114例患者治疗策略进行追踪，我们发现其中92例（80.7%）患者根据mNGS结果进行指导治疗，其余22例患者则采用了与mNGS结果无关的经验性抗生素治疗（图3）。

 

在基于mNGS结果调整治疗策略的患者中，33.7%（31/92）患者接受升级治疗，31.5%（29/92）患者接受降级治疗，而34.8%（32/92）患者则维持原有水平的治疗。值得一提的是，68.5%（63/92）的患者在mNGS结果指导下取得了有效的治疗，25.0%（23/92）的患者在治疗后病情稳定。只有6例患者未能取得预期治疗效果，体现为临床症状恶化或疾病进展。

图3 CMTs阴性且mNGS阳性患者(N = 114)采用的治疗策略

 

癌症患者LRTI的微生物分布以及mNGS指导治疗的临床结果

在对癌症患者进行亚组分析中，研究结果显示癌症患者和非癌症患者之间微生物组成和多样性存在明显差异。在非癌症患者中，产黑色素普雷沃菌、婴儿链球菌、空肠普雷沃菌、坦纳拟普雷沃菌、微小微单胞菌的相对丰度显著高于癌症患者。相比之下，癌症患者中检测到的微生物种类有限，仅有假肠膜明串珠菌、偶发分枝菌酸杆形菌、格氏乳杆菌、大肠杆菌、黑曲霉和乳头瘤病毒等微生物在癌症人群中被检测到。此外，癌症患者中检测到的特定真菌和病毒比例明显更高，包括白色念珠菌、烟曲霉、耶氏肺孢子菌、EB病毒、人疱疹病毒和人巨细胞病毒等（图4C）。

 

在39例癌症患者中，有31例患者的CMTs和mNGS结果不一致。其中27例患者遵循mNGS检测结果调整治疗方式，另4例表现出与CMTs诊断一致的症状。在这些患者中，41.9%患者接受了升级治疗，9.7%患者接受了降级治疗，48.4%患者的抗生素治疗水平没有变化。值得注意的是，41.9%患者表现出有效的治疗效果，35.5%患者病情保持稳定（图4D、4E）。这些结果证实mNGS在优化个性化用药方面的潜力，特别是在CMTs结果不确定或CMTs与mNGS结果不一致的情况时。

 图4 癌症患者微生物鉴定及mNGS指导用药调整

 

结    论

 

mNGS技术在检测下呼吸道感染中的病原微生物方面具有巨大的应用价值。它具有不依赖于预判、周转时间短等优势，且其检测敏感性受抗菌药物的影响较低。这些特性使得mNGS能够成为在疑似下呼吸道感染的临床诊断和治疗决策中的重要补充工具，为临床医生提供更准确的病原信息，从而有助于制定更加精确的治疗策略。

 

 

参考文献：

Lv T, Zhao Q, Liu J, Wang S, Wu W, Miao L, Zhan P, Chen X, Huang M, Ye M, Ou Q, Zhang Y. Utilizing metagenomic next-generation sequencing for pathogen detection and diagnosis in lower respiratory tract infections in real-world clinical practice. Infection. 2024 Feb 18. doi: 10.1007/s15010-024-02185-1. Epub ahead of print. PMID: 38368306.

 

编译：雪冷  审核：Lily、佳  排版：琳