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常见问题

01、mNGS技术检测病原微生物的原理是什么?


mNGS,即Metagenomics Next Generation Sequencing,中文译作宏基因组二代测序,是一种测定核酸分子内部碱基序列的技术。

当患者受到外源病原微生物感染时,其感染部位采集的标本同时包含人源核酸和外源病原微生物核酸,利用mNGS技术高通量的特性可一次并行获取标本中的人源核酸序列信息和外源病原微生物核酸序列信息,将获得的序列与人类基因组序列库和病原体微生物基因组序列库进行比对注释,即可实现病原微生物的鉴定。


02、mNGS技术可检测哪些病原微生物?

mNGS技术的核心是测定核酸分子的碱基序列,除不含核酸的蛋白病毒-朊病毒外,寄生虫、真菌、细菌、非典型病原体、DNA病毒及RNA病毒均可通过NGS技术检测。

03、mNGS检测的样本采集注意事项?

1.      避免使用干扰PCR反应的耗材,如肝素抗凝管。

2.      采样时确保能采集到病原微生物所在的感染部位。

3.      采样时避免环境微生物污染。

04、mNGS技术应用于临床标本病原微生物检测时,标本量的多少是否影响mNGS检测?


影响。标本量的多少决定了标本中病原微生物的含量。当标本量过少时,标本中病原微生物的含量可能低于该技术的检测限,导致该样本中的病原微生物不能被正常检出。


05、DNA病原体和RNA病原体可否同时检测?

理论上DNA病原体和RNA病原体可同时检测。检测流程需要同时对样本中的DNARNA进行提取,其中RNA经过额外处理后变成DNA,将全部DNA进行二代测序文库构建,即可以实现同时对DNA病原体和RNA病原体的共检测。

核酸提取时,不同的前处理条件对不同病原体的核酸提取效率影响不同,如真菌类病原体需通过物理或化学处理提高细胞壁的裂解,以增加检出,但这些操作可能导致RNA降解,影响RNA病毒检出。所以需要分别进行处理再合并文库构建和上机测序。

如果同时检测DNA流程与RNA流程,总数据量应为单一检测流程的两倍,才能维持相同的灵敏度。(例如单一流程为20M数据量,那么共检DNARNA的流程数据量为40M)。如果总数据量不变,就会导致灵敏度降低。

06、病原微生物宏基因组测序中哪些情况可导致假阳性或假阴性?

1.      样本中提取的交叉污染、PCR扩增引起的气溶胶污染,会导致假阳性结果,故此在临床应用中需要有严格的实验分区、实验室管理及质量控制措施;

2.      样本采集/保存、运输及处理不当、未按说明书操作均有可能导致假阳性或假阴性结果。如,采集样本时未充分消毒,可能导致皮肤定植菌入样本,导致假阳性;组织样本取样偏离感染部位,可能导致检出假阴性。

3.      样本中病原体浓度低于检出限可能造成假阴性结果;

4.      数据量给定时,一份标本中人源背景核酸越多,微生物核酸的占比越少,此种情况下也可能导致假阴性。

5.      样本本身的低质量序列、物种的错误注释、来自于人源序列/接头序列/载体等污染。

07、采用基因组水平的数据库进⾏鉴定有什优势?

采用基因组水平的数据库进行鉴定,物种鉴定准确度更高,一定程度上可降低假阳性和假阴性。

1.      细菌和病毒的基因组较小,构成不太复杂,绝大多数是完整基因组水平。

2.      真菌和寄生虫基因组大,构成复杂,组装难度高,大部分处于ScaffoldConting水平。

3.      Scaffold或Conting虽不是完整基因组水平,但含有绝大多数基因组序列,只有少数未知序列,可以进行物种鉴定。

08、mNGS检测中样本破壁的原理和目的是什么?

常规裂解液对细胞壁较厚的胞内菌/真菌的细胞壁裂解效率低,导致核酸释放量较少,从而影响胞内菌和真菌的检出。

目前,通过机械研磨、超声破碎、酶裂解等方法均能提高胞内菌/真菌细胞壁的裂解效率,从而更多释放胞内菌及真菌的核酸,大大提高胞内菌(如结核分枝杆菌、布鲁氏菌、立克次氏体、衣原体等)及真菌检出率。

09、⼆代测序技术目前在临床微生物领域的应⽤主要有哪些?

全基因组测序(WholeGenome SequencingWGS):分离单独菌株,采用WGS测序,进行高分辨率分子流行病学,新病原体发现,毒力/耐药基因应用;

靶向扩增测序(Targeted amplicon sequencing:不需培养,需要假设细菌或者真菌,鉴定细菌采用16SRNA测序,鉴定真菌采用真菌18SRNA测序;

红基因组测序(metagenomic sequencing, mNGS:不需要培养,不需要假设,无偏性检测细菌,真菌,病毒,寄生虫等病原。

10、什么是胞外菌?常见的胞外菌有哪些?


胞外菌寄居在宿主细胞外,胞外菌感染时病菌主要位于宿主细胞外的血液、淋巴液、组织液等体液中。

大多数的致病菌都是胞外菌,主要致病机制是外毒素、内毒素等毒性物质引起局部化脓性炎症。常见的胞外菌主要有葡萄球菌、链球菌、奈瑟菌、淋球菌、厌氧芽孢梭菌和多种革兰氏阴性杆菌。


11、什么是胞内菌?常见的胞内菌有哪些?

胞内菌分为兼性胞内菌和专性胞内菌。

兼性胞内菌指在宿主体内主要寄居在细胞内生长繁殖,也可在体外无细胞的适宜环境中生存和繁殖,如结核分枝杆菌、麻风分枝杆菌、伤寒沙门菌、嗜肺军团菌、布鲁氏菌、李斯特菌等。

专性胞内菌指在宿主内或宿主外都只能在活细胞内生长繁殖,如支原体、立克次体等。

12、什么是结核分枝杆菌复合群?

结核分枝杆菌符合群(Mycobacterium tuberculosis complexMTC)主要包括:结核分枝杆菌(Mycobacterium tuberculosis)、牛分枝杆菌(Mycobacterium bovis)、非洲分枝杆菌(Mycobacterium africanum)、卡内蒂分枝杆菌(Mycobacterium canettii)、田鼠分枝杆菌(Mycobacterium micro提、山羊分枝杆菌(Mycobacterium caprae)等。

13、为何结核分枝杆菌mNGS检出序列较低?

MTC属于胞内感染菌,不易释放到细胞外。血浆样本检测的是游离核酸,其载量很低,而肺泡灌洗液、脑脊液等其他样本,虽经破壁处理,但相对于其他细菌来说,其释放的游离核酸仍相对较少,检出序列数一般较低。此外,MTC的种间基因组相似很高,因此种水平的严格比对序列数往往为0

14、mNGS报告中,如何判读结核分枝杆菌?

结果判断时建议查看结核分枝杆菌复合群水平检出情况:

1) 结核分枝杆菌复合群水平序列数≥1条,有一定提示意义;

2) 复合群水平序列数≥3条,有较强提示意义;

3) 以上均需要结合临床及其他检测结果等做综合判断。