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宏基因捕获法二代测序技术在肺部感染病原学诊断中的价值

2025-06-26 159 上传者：管理员

摘要：目的：探讨宏基因捕获法（metagenomics capture,MetaCAP）二代测序技术在肺部感染病原学诊断中的临床应用价值。方法：选取2024年1—12月汕头市中心医院122例肺部感染患者。所有患者均通过支气管镜获取肺泡灌洗液标本，并行MetaCAP检测和传统病原学培养。比较两种检测方法在病原体阳性率、不同类型病原体的检出率以及混合感染检出率等方面的差异。结果：MetaCAP总体阳性检出率为89.3%(109/122)，显著高于传统培养的39.3%(48/122)(P<0.05)。在各类病原体检测中，MetaCAP均展现出显著优势：细菌（80.3%vs. 35.2%）、真菌（27.9%vs. 4.9%）、结核分枝杆菌（8.2%vs. 0%）及病毒（59.8%vs. 0%），差异均具有统计学意义（P<0.05）。特别在混合感染检测方面，MetaCAP检出率66.1%(72/109)的三重及以上混合感染，而传统培养均为阴性。结论：MetaCAP二代测序技术可显著提高肺部感染病原体的检出率，尤其对病毒、结核分枝杆菌及混合感染的诊断具有独特优势。

关键词：
二代测序
宏基因捕获法
支气管肺泡灌洗液
炎症性疾病
肺部感染
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肺部感染是由细菌､真菌､病毒等病原体侵袭肺实质或肺间质引发的炎症性疾病｡根据感染场所和来源的不同,临床上主要分为社区获得性肺炎和医院获得性肺炎两大类型[1]｡流行病学研究表明,肺炎链球菌仍是社区获得性肺炎最主要的致病菌,而支原体和军团菌等非典型病原体的检出率则呈现显著的地域性差异[2]｡作为呼吸系统最常见的感染性疾病,肺部感染的精准诊疗对人类健康具有重要意义｡然而,传统病原学培养方法存在检测周期长､阳性率低等局限性,导致临床常需依赖经验性抗生素治疗,这不仅增加了耐药菌产生的风险,也可能影响患者的预后｡

近年来,随着广谱耐药菌和混合感染病例的不断增多,临床对快速､准确的病原学诊断技术提出了更高要求｡目前实验室常用的检测方法包括痰培养､支气管肺泡灌洗液培养､血清学抗体检测和核酸检测等,但这些技术各自存在灵敏度不足或特异性有限等问题[3]｡因此,开发新型病原体检测技术对于指导精准用药､遏制抗生素滥用具有重要意义｡

宏基因捕获法(metagenomicscapture,MetaCAP)二代测序技术作为新一代病原微生物检测方法,创新性地整合了宏基因组高通量测序和靶向高通量测序的技术优势｡该技术通过“去宿主核酸干扰”与“百万级特异性探针捕获”的双重富集策略,显著提升了临床样本中病原微生物的检测灵敏度和特异性[4]｡本研究旨在系统比较MetaCAP技术与传统病原学培养方法在肺部感染诊断中的临床应用价值,为优化临床诊疗方案提供循证依据｡

1、资料与方法

1.1研究对象

选取2024年1—12月期间在汕头市中心医院住院治疗且临床诊断为肺部感染的患者122例｡纳入标准:(1)符合《医院感染诊断标准(试行)》[5]中肺部感染的影像学表现;(2)经3~5d规范抗感染治疗后,患者的临床症状未明显改善,且实验室炎症指标未见显著下降｡排除标准:(1)临床资料不完整或关键信息缺失者;(2)未同时接受MetaCAP检测和传统病原学培养的患者｡本研究经汕头市中心医院伦理委员会批准(批号:2025科研014)｡

1.2研究方法

首先采集患者的年龄､临床诊断等基本人口学与临床特征数据｡随后,由临床医生通过支气管镜采集支气管肺泡灌洗液标本｡所有患者的标本均需同时送检MetaCAP检测和支气管肺泡灌洗液培养｡传统病原学培养:采集后的肺泡灌洗液标本应尽快送至汕头市中心医院检验科细菌室,进行常规涂片､染色和培养｡若鉴定结果显示存在两种或两种以上的病原体,则判定为肺部混合感染｡MetaCAP检测:采集后的支气管肺泡灌洗液标本需冷冻保存,并尽快进行MetaCAP检测｡MetaCAP的阳性判断标准需综合考虑多个因素,包括测序平台､样本类型､病原体种类､序列数以及基因组覆盖等｡

1.3统计学方法

应用SPSS22.0统计软件进行分析,计数资料以例数和构成比表示,组间比较用χ2检验或Fisher确切概率法｡均为双侧检验,检验水准α=0.05｡

2、结果

2.1MetaCAP检测与传统病原学培养的阳性检出率比较

在纳入分析的122例支气管肺泡灌洗液标本中:MetaCAP检测共检出109例阳性,阳性率为89.3%(109/122);传统病原学培养检出48例阳性,阳性率为39.3%(48/122)｡MetaCAP的病原体检出率显著高于传统培养方法,差异具有统计学意义(P<0.05)｡两种检测方法的阳性检出结果对比详见表1｡

表1MetaCAP检测与传统病原学培养的阳性结果比较(例,n=122)

2.2不同病原体类型的检测效能比较

根据病原学诊断结果,本研究将病例分为4类:细菌感染､真菌感染､结核分枝杆菌感染和病毒感染｡结果显示,MetaCAP检测对所有类型病原体的检出率均高于传统病原学培养(P均<0.05),见表2｡

表2MetaCAP检测与传统病原学培养对不同病原体的检出效能比较[例(%)]

2.3两种检测方法对混合感染的检出能力比较

单一感染检出情况:传统培养法检出率75.0%(36/48),高于MetaCAP检测的9.2%(10/109)(P<0.001)｡二重混合感染:两种方法检出率相当[24.8%(27/109)vs.25.0%(12/48),P=0.976]｡三重及以上混合感染:MetaCAP检出率66.1%(72/109),而传统培养法未能检出｡

2.4两种检测方法病原体检出结果的一致性分析

在传统病原学培养检出的48例阳性标本中,MetaCAP检测显示:完全一致4例(8.3%),部分一致39例(81.3%),MetaCAP额外检出传统培养未发现的潜在病原体;不一致5例(10.4%):MetaCAP检出病原体与传统培养结果存在差异,见表3｡

表3MetaCAP检测与传统病原学培养病原体检出差异典型案例

3、讨论

肺部感染是临床常见的危重症之一,不仅直接损害肺功能,还可能引发脓毒症､呼吸衰竭等严重并发症,显著增加患者的病死率和医疗负担｡目前,细菌和真菌培养仍是病原学诊断的“金标准”,但该方法存在明显局限性｡时效性差:培养周期长,难以满足临床快速诊断需求;敏感性低:既往研究表明,13%~62%的社区获得性肺炎患者无法通过传统方法明确病原体[6-7];检测范围局限:无法培养病毒､苛养菌(如结核分枝杆菌)及罕见病原体(如惠普尔养障体)｡尽管PCR和抗原检测可部分弥补病毒检测的空白,但其“靶向检测”的特性要求临床预先怀疑特定病原体,易造成漏诊｡这种诊断困境直接导致经验性抗生素的滥用,加剧耐药菌产生并延误治疗[8]｡

本研究基于支气管肺泡灌洗液标本系统比较了MetaCAP技术与传统培养的效能｡支气管肺泡灌洗液因其直接取自感染部位,可最大限度避免上呼吸道定植菌干扰,在肺部感染病原学诊断中具有显著优势[9-10]｡结果显示:检出率优势,MetaCAP总体阳性率达89.3%,显著高于传统培养的39.3%;广谱性优势,对细菌(80.3%vs.35.2%)､真菌(27.9%vs.4.9%)､结核分枝杆菌(8.2%vs.0%)及病毒(59.8%vs.0%)的检出率均显著提升;混合感染诊断价值,MetaCAP检出66.1%的三重及以上混合感染,而传统培养完全漏诊｡尤其值得注意的是,在传统培养阳性的48例标本中,MetaCAP不仅全部检出培养结果(100%一致性),还在81.25%的病例中额外发现潜在病原体(如病毒､苛养菌),为临床提供了更完整的病原谱信息｡这种“补充诊断”价值对于混合感染及重症肺炎的精准治疗具有重要意义[11]｡

然而,MetaCAP技术仍存在以下局限性｡结果解读复杂性:需结合临床排除定植菌或环境污染物干扰,避免假阳性;成本效益比:目前检测费用较高,限制了在基层医院的普及;技术门槛:对实验室硬件和生物信息分析能力要求严格｡本研究作为MetaCAP技术的早期临床验证,存在样本量有限､单中心设计的不足｡未来需通过多中心､大样本研究进一步验证其在不同感染类型(如血流感染､中枢神经系统感染)中的价值｡

综上所述,MetaCAP技术通过广谱､快速的病原体检测,显著提升了肺部感染的诊断率,尤其对传统方法难以检出的病毒､结核分枝杆菌及混合感染具有独特优势｡建议将MetaCAP作为传统培养阴性病例的补充检测手段,以实现更精准的个体化治疗｡

参考文献:

[1]张煜轩,瞿介明.呼吸感染性疾病诊治年度进展2024[J].中华结核和呼吸杂志,2025,48(2):149-153.

[2]申春梅,冷蓓铮,刘亚隽,等.成人非典型社区获得性肺炎患者病原体感染情况分析[J].检验医学,2020,35(1):29-32.

[3]陶锋,李一荣,周艳梅,等.靶向宏基因组测序技术在不明原因肺部感染病原学诊断中的价值[J].中国病原生物学杂志,2024,19(11):1290-1294.

[4]刘柏歧,李嘉荣,洪晓悦,等.宏基因捕获法二代测序技术在感染性胰腺坏死病原学诊断中的价值[J].中国普通外科杂志,2024,33(9):1481-1487.

[5]中华人民共和国卫生部.医院感染诊断标准(试行)[J].中华医学杂志,2001,81(5):314-320.

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[8]王传,顾晓静,史金英,等.不同量肺泡灌洗液联合高通量测序在肺部感染性疾病中的价值[J].河北医药,2022,44(8):1176-1179.

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[11]葛哲,付仕忠.靶向高通量测序技术在肺炎病原学诊断中的应用进展[J].现代临床医学,2024,50(5):375-377.