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宏基因组二代测序用于结核性脑膜炎诊断的Meta分析

2024-11-29 61 上传者：管理员

摘要：目的通过Meta分析探讨宏基因组二代测序（mNGS）对结核性脑膜炎（TBM）的诊断价值，旨在为TBM的诊断和治疗提供科学依据。方法检索PubMed、Scopus、Cochrane library、Embase、万方数据库、中国知网和中国生物医学文献数据库，收集相关研究数据。采用Meta分析评估mNGS对TBM的诊断价值。结果共纳入11篇文献，涉及TBM患者435例及非TBM患者454例。mNGS诊断TBM的合并灵敏度为0.65[95%CI（0.61～0.70）],合并特异度为0.98[95%CI（0.96～0.99）],合并阳性似然比为12.09[95%CI（6.68～21.87）],合并阴性似然比（NLR）为0.38[95%CI（0.28～0.53）],合并诊断比值比为32.73[95%CI（14.39～74.45）],综合受试者工作特征曲线下面积（AUC）为0.95（Q*=0.89）。合并灵敏度和合并NLR的异质性均较大，但不存在阈值效应。亚组分析结果表明，回顾性研究组合并灵敏度高于前瞻性研究组，差异有统计学意义（P=0.019）;回顾性研究组合并特异度与前瞻性研究组比较，差异无统计学意义（P=0.196）。结论 mNGS对TBM的诊断具有良好的特异度和AUC,但灵敏度中等。因此，应开发更为灵敏的检测方法，以辅助诊断TBM。

关键词：
Meta分析
TBM
宏基因组二代测序
结核性脑膜炎
辅助诊断
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结核性脑膜炎(TBM)是中枢神经系统结核病最严重的并发症[1]。虽然TBM在新发结核病患者中所占比例相对较小(1%～5%),但50%的TBM患者可死亡或出现严重残疾[2]。TBM常以非特异症状起病，且传统检测方法有一定的局限性，导致不能早期诊断和治疗，也是导致一些严重并发症的主要原因之一[3-5]。因此，早期诊断可改善TBM患者预后。TBM的主要实验室检测方法有抗酸杆菌涂片检查、脑脊液培养和分子生物学方法等[6]。脑脊液培养的灵敏度较低，耗时较长，对临床早期诊断价值有限[7]。核酸扩增试验的出现促进了结核病的早期快速诊断[8]。结核分枝杆菌/利福平耐药实时荧光定量核酸扩增检测技术(Xpert MTB/RIF)是广泛用于结核病诊断的代表性核酸扩增试验之一[9],但其每次只能检测单一病原体。因此，目前迫切需要一种更加快速、准确、高通量的新型检测方法。宏基因组二代测序(mNGS)技术已在临床感染领域得到了广泛应用。mNGS可从标本中快速检出病原体，并进行病原体种属鉴定，相对于传统分子生物学检测，是临床微生物诊断的一种技术升级[10]。mNGS可对包括脑脊液在内的多种临床标本中病原微生物的核酸序列进行无偏倚检测[11-13]。对于怀疑中枢神经系统结核病的患者，尤其是对于常规病原体筛查阴性或疗效不佳的患者，可进一步进行脑脊液mNGS检查，以提高病原学检出率[14]。然而，基于mNGS检测对TBM的诊断效能的研究尚处于初始阶段。因此，本研究评估脑脊液标本通过mNGS检测诊断TBM的价值。

1、材料与方法

1.1 文献检索

由2位研究者独立检索PubMed、Scopus、Cochrane library、Embase、万方数据库、中国知网和中国生物医学文献数据库中公开发表的所有文献。中文检索词为二代测序、 mNGS、结核、脑脊液、脑炎、脑膜炎；英文检索式为“metagenomic next-generation sequencing” OR “NGS” AND “tuberculosis” OR “tuberculoses” OR “tubercular” OR “tuberculous” OR “cerebrospinal fluid” OR “cerebrospinal fluids” OR “cerebro spinal fluid” OR “cerebro spinal fluids” OR “CSF” OR “meningitis” OR “meningitides” OR “pachymeningitis” OR “pachymeningitides”。检索时间为2023年8月21日前，语种限定为英文或中文。

1.2 文献纳入和排除标准

纳入标准：(1)mNGS所用标本为患者脑脊液；(2)诊断TBM的参考标准为脑脊液抗酸染色、培养、核酸扩增试验或复合参考标准；(3)采用mNGS技术作为研究方法；(4)纳入研究中有明确的灵敏度和特异度等数据；(5)对照组包括与TBM混淆的疾病患者，如化脓性脑膜炎、真菌性脑膜炎、病毒性脑膜炎和其他中枢神经系统感染等。排除标准：(1)研究提供的数据不充分；(2)无详细数据的会议、综述及病例报告等；(3)动物及细胞研究。

1.3 数据提取与质量评价

由2位研究者根据纳入和排除标准独立筛选以下信息：第一作者姓名、发表年份、诊断标准、TBM组和非TBM组例数、真阳性例数、假阳性例数、假阴性例数、真阴性例数、测序仪器、研究类型等。采用诊断性研究质量评估量表(QUADAS-2)[15]评估纳入研究的质量。

1.4 统计学处理

采用Meta-Disc1.4软件统计合并灵敏度、特异度、诊断比值比(DOR)、阳性似然比(PLR)、阴性似然比(NLR)和相应的95%CI,评估mNGS对TBM的诊断价值。采用综合受试者工作特征(SROC)曲线和Spearman相关分析是否存在阈值效应，如果存在阈值效应可能产生明显的异质性。采用STATA16.0软件制作Deeks漏斗图，评估是否存在发表偏倚。根据I2评估纳入研究之间的异质性，I2>50%表示存在明显异质性，采用随机效应模型进行分析。

2、结果

2.1 文献检索纳入和筛选流程

共检索到2 767篇文献，剔除1 910篇重复论文，剩余857篇文献通过阅读摘要剔除其中804篇不相关的文献后剩余53篇文献阅读全文，根据纳入和排除标准剔除42篇(25篇非诊断性文献、17篇缺少有效数据)。最终有11篇文献[16-26]可用于后续Meta分析，包括7篇回顾性研究(回顾性研究组)和4篇前瞻性研究(前瞻性研究组)。文献筛选流程及结果见图1。

图1文献筛选流程

2.2 纳入文献信息和质量

11篇文献共纳入TBM 患者435例和非TBM患者454例，所有TBM患者均经过临床诊断为确诊TBM和疑似TBM。纳入文献的QUADAS-2评分为10～12分，表明纳入文献质量较高。11篇文献涉及的第一作者、发表年份、诊断标准、TBM和非TBM例数、真阳性例数、假阳性例数、假阴性例数、真阴性例数、测序仪器、研究类型和QUADAS-2评分见表1。

2.3 mNGS诊断TBM的准确性

11项研究包括TBM 患者和非TBM患者共889例标本。 mNGS诊断TBM的合并灵敏度为0.65[95%CI(0.61～0.70)],合并特异度为0.98[95%CI(0.96～0.99)]。见图2、3。合并PLR、NLR和DOR分别为12.09[95%CI(6.68～21.87)]、0.38[95%CI(0.28～0.53)]和32.73[95%CI( 14.39～74.45)],曲线下面积(AUC)为0.95(Q*=0.89)。

表1纳入文献信息

图2 mNGS诊断TBM的灵敏度森林图

图3 mNGS诊断TBM的特异度森林图

2.4 异质性

SROC曲线分析结果显示，曲线不呈现“肩-臂”分布，Spearman相关分析结果显示，r=0.364,P=0.27,表明不存在阈值效应，见图4。mNGS诊断TBM的灵敏度、特异度、PLR、NLR和DOR的I2值分别为84.4%、0.00%、0.00%、84.4%和20.8%。

图4 mNGS诊断TBM的SROC曲线

2.5 发表偏倚

Deeks漏斗图被用来评估是否存在发表偏倚，尽管部分点分布不对称，但P=0.23,表明本研究不存在明显发表偏倚。

2.6 亚组分析

回顾性研究组和前瞻性研究组的合并灵敏度分别为0.74[95%CI(0.69～0.79)]和0.42[95%CI(0.33～0.51)],合并特异度分别为0.99[95%CI(0.97～1.00)]和0.97[95%CI(0.94～0.99)],合并PLR分别为17.26[95%CI(6.81～43.71)]和9.47[95%CI(4.39～20.45)],合并NLR分别为0.29[95%CI(0.20～0.40)]和0.60[95%CI(0.46～0.77)],合并DOR分别为63.23[95%CI(21.77～183.62)]和14.29[95%CI(6.03～33.86)],合并AUC分别为0.92(Q*=0.86)和0.99(Q*=0.98)。回顾性研究组合并灵敏度高于前瞻性研究组，差异有统计学意义(P=0.019);回顾性研究组合并特异度与前瞻性研究组比较，差异无统计学意义(P=0.196)。

3、讨论

TBM患者脑脊液中结核菌含量较低，因此，通过脑脊液的抗酸杆菌涂片检查和培养方法诊断TBM具有一定的挑战性[27-28]。分子生物学技术包括实时荧光定量聚合酶链反应、等温(恒温)扩增技术、线性探针技术和Xpert MTB/RIF检测技术等[29],但这些方法均有一定局限性，即单次检测只能检测结核分枝杆菌的DNA及耐药性，不能检测其他病原体。有研究表明，mNGS技术用于脑脊液检测对TBM具有较高的诊断价值[30]。mNGS可以对患者标本中的微生物和宿主遗传物质(DNA或RNA)进行综合分析[31]。mNGS的检测谱更广，不仅能检测临床疑诊的目标病原体，还能检测目标病原体以外的可能病原体，完成整个检测流程需要3 d左右，与培养法所需14～28 d相比还是比较快的。mNGS检测范围广，可用于疑似结核性脑膜炎的鉴别诊断。目前使用mNGS诊断TBM的研究较少见，因此，本研究通过Meta分析研究mNGS对TBM的诊断和鉴别诊断价值。

本研究共纳入11篇文献评估mNGS对TBM的诊断价值，结果显示，mNGS诊断TBM的合并灵敏度和合并特异度分别为0.65[95%CI(0.61～0.70)]、0.98[95%CI(0.96～0.99)],灵敏度高于抗酸染色法的9.23%、培养法的36.17%和Xpert MTB/RIF的58.90%,4种检测方法的特异度基本持平[32-34]。合并PLR、NLR、DOR和AUC分别为12.09[95%CI(6.68～21.87)]、0.38[95%CI(0.28～0.53)]、32.73[95%CI( 14.39～74.45)]和0.95(Q*=0.89),表明mNGS对TBM有较高的诊断价值，可以作为一种快速诊断TBM的有效方法。

由于纳入的研究数量有限，通过Deeks漏斗图分析未发现明显发表偏倚，然而，在灵敏度和NLR观察到较大的异质性。因此，研究结果应谨慎对待。

亚组分析结果显示，不同类型的研究(回顾性和前瞻性)对mNGS诊断TBM的合并灵敏度有影响(P=0.019),回顾性研究组合并灵敏度高于前瞻性研究组，表明不同类型的研究可能会影响mNGS的诊断效能，并且也可能是异质性的来源之一。因此，研究类型对诊断效能的影响需要通过后续更大规模的临床试验进一步证实。

本研究还存在一定的局限性：(1)样本量大小存在一定的局限性。WANG 等[17]和马海畅[23]纳入的患者数均少于30例，因此，可能会出现小样本效应。(2)虽然Deeks漏斗图结果表明不存在发表偏倚，但本研究语种限定为中文或英文，故发表偏倚仍然可能存在。(3)纳入文献的患者都来源于中国，可能有地域差异。

综上所述，mNGS对TBM诊断的灵敏度中等，未来需要通过更多的前瞻性研究和技术升级，提升mNGS的检测灵敏度。但mNGS对TBM的诊断具有耗时短，一次性可以检测的病原体种类多，还可以检测标本中细菌的耐药基因，这些优点未来会促进mNGS诊断TBM的临床应用。

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