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研究人员为解决呼吸道病原体检测难题，开展靶向二代测序（tNGS）研究，结果表明 tNGS 性能良好，有重要临床意义。
# 呼吸道感染病原体检测的新希望：tNGS 技术的突破与应用
在日常生活中，呼吸道感染就像一个隐藏在暗处的 “健康杀手”，悄无声息地威胁着人们的生命健康。下呼吸道感染（Lower Respiratory Tract Infections，LRTIs）更是其中的 “狠角色”，它在全球范围内都是导致发病和死亡的重要原因之一，2019 年就有 260 万人因此失去生命。早期精准地识别病原体是有效治疗的关键，不仅能让患者得到及时的救治，还能避免广谱抗生素的滥用。
然而，传统的病原体检测方法存在诸多问题。一些病原体很难在体外培养，这使得高达 62% 的社区获得性肺炎在经过全面的诊断检查后，病因仍然难以确定。基于聚合酶链反应（Polymerase Chain Reaction，PCR）的检测方法虽然能快速识别病原体，但它所能检测的病原体种类有限，而且在检测前需要有一个初步的诊断推测。
宏基因组二代测序（Metagenomic Next-Generation Sequencing，mNGS）的出现，为病原体检测带来了新的希望。它可以同时识别样本中所有潜在的病原体，无需预先设定目标。但 mNGS 也并非完美无缺，它分别检测 DNA 和 RNA 的方式，可能会遗漏 RNA 病原体。而且呼吸道样本中通常含有大量人类核酸，这会影响对真正病原体的检测覆盖度，限制了对耐药基因和亚型的综合分析。
为了解决这些难题，来自中国中日友好医院临床微生物与感染病实验室以及复旦大学附属中山医院上海肺炎症与损伤重点实验室的研究人员，开展了一项关于靶向二代测序（Targeted NGS，tNGS）技术的研究。该研究成果发表在《Journal of Translational Medicine》上。
研究人员为了评估 tNGS 在诊断呼吸道感染方面的性能，采用了多种关键技术方法。他们收集了 281 例下呼吸道感染患者的样本，这些样本来自中国中日友好医院和复旦大学附属中山医院。同时，运用了常规微生物检测（Conventional Microbiological Tests，CMT），包括革兰氏染色、细菌培养、真菌染色、病毒多重 PCR 等多种检测方法。还设计了包含 306 种与呼吸道感染相关病原体或亚型的富集面板，利用捕获探针杂交技术对目标病原体进行富集，建立了 tNGS 检测体系。
下面来看看具体的研究结果：
- tNGS 的分析性能：tNGS 整个检测过程大约需要 16 小时，与主流的 mNGS 方法相当。它对细菌、病毒和真菌的检测限分别为 100 CFU/mL、100 copies/mL 和 200 CFU/mL。通过对 23 种微生物组成的参考面板进行验证，结果显示 tNGS 的灵敏度和特异性均达到 100%。而且，tNGS 在不同浓度样本检测中表现出较高的重复性，批内和批间变异系数分别为 20.34% 和 26.42%。虽然宿主核酸含量的增加会对 tNGS 检测结果产生一定影响，但对微生物的正确识别影响较小123。
- tNGS 的诊断性能：研究人员对 281 例患者的样本进行回顾性分析，结果发现 tNGS 在检测病原体方面表现出色。与传统培养方法和 CMT 相比，tNGS 的灵敏度更高，能检测出更多的病原体。在检测细菌和病毒感染时，tNGS 的灵敏度明显优于 CMT。在检测真菌方面，tNGS 与 CMT 的性能相似。此外，tNGS 还能同时识别抗菌耐药（Antimicrobial Resistance，AMR）标记和病毒亚型，在预测抗菌药物敏感性方面也有一定的准确性，80.56% 的 AMR 标记与抗菌药物敏感性测试结果一致456。
- tNGS 对 RNA 病毒亚型识别的性能：通过精心设计的探针，tNGS 能够对 RNA 病毒进行亚型分析。在对 57 例 SARS-CoV-2 样本的分析中，61.40% 的样本成功进行了亚型分析，且结果与 qPCR 一致。当 RPM > 119 时，就可以对变异株进行分析，其 ROC 值达到 0.99347。
在研究结论和讨论部分，tNGS 展现出了令人瞩目的优势。它能同时检测 DNA 和 RNA 病原体，在临床诊断中具有较高的应用价值。相比传统检测方法，tNGS 能更准确、快速地识别病原体，为临床治疗提供有力的支持。在检测一些难培养或不典型的病原体时，tNGS 的优势尤为明显。虽然 tNGS 存在一定的局限性，如样本纳入未严格随机化、正交测试未覆盖所有样本、检测的病原体数量有限等，但它仍然为呼吸道感染病原体的检测带来了新的突破。
未来，tNGS 有望与人工智能（Artificial Intelligence，AI）技术相结合，进一步提高检测的准确性和效率，在快速诊断严重感染、个性化抗生素指导和公共卫生感染控制等方面发挥更大的作用。这项研究为呼吸道感染的诊断和治疗开辟了新的道路，为保障人们的健康带来了新的希望。
