病原感染仍然是威脅全球人類(lèi)健康的大問(wèn)題，給臨床診斷和治療帶來(lái)了沉重負(fù)擔(dān)。臨床上傳統(tǒng)的病原鑒定主要以培養(yǎng)和生化檢測(cè)為基礎(chǔ)，但隨著下一代測(cè)序技術(shù)的不斷進(jìn)步，宏基因組測(cè)序（mNGS）極大的提高了病原檢測(cè)的效率，并有助于識(shí)別難以培養(yǎng)的病原微生物；此外，通過(guò)測(cè)序識(shí)別抗生素抗性微生物也為改善治療方案提供了依據(jù)。然而，mNGS在臨床應(yīng)用方面仍面臨諸多障礙，尤其是當(dāng)檢驗(yàn)樣品總量少、樣本微生物含量低時(shí)，如咽拭子樣品、支氣管肺泡灌洗液樣品、血液樣品和腦脊液樣品等。同時(shí)，由于宿主細(xì)胞和核苷酸在這些樣本中往往占比很大（通常>90%的宿主成分），極大地降低了微生物鑒定的測(cè)序效率。
目前，mNGS主要針對(duì)病原微生物的DNA，并使用二代測(cè)序技術(shù)產(chǎn)生較短的序列，因此會(huì)忽略一些以RNA為主要遺傳物質(zhì)的病原微生物。即使基于RNA的分析或宏轉(zhuǎn)錄組的研究相對(duì)較少，但都表明靶向RNA的檢測(cè)能有效揭示功能活躍的成員/基因；此外，雖然細(xì)菌基因組只有幾個(gè)rDNA拷貝，但rRNA分子含量在活躍細(xì)胞中卻是極高的，理論上，靶向RNA可以避免占優(yōu)勢(shì)但處在休眠的微生物占測(cè)序讀數(shù)的比例。
以O(shè)xford Nanopore Technology測(cè)序技術(shù)為代表的三代測(cè)序擁有快速制備文庫(kù)及超長(zhǎng)讀長(zhǎng)等優(yōu)勢(shì)，能有效提高臨床樣本中病原的檢測(cè)。與此同時(shí)，ONT直接RNA測(cè)序技術(shù)也為臨床樣本中RNA病原無(wú)偏的檢測(cè)提供了可能。至此，中國(guó)科學(xué)院微生物研究所王軍課題組與解放軍總醫(yī)院呼吸與危重癥醫(yī)學(xué)部、南方醫(yī)科大珠江醫(yī)學(xué)院和北京大學(xué)第三醫(yī)院合作，收集了肺泡灌洗液（BALF）、腦脊液（CSF）和血液（Blood）樣本，建立了RNA/cDNA靶向測(cè)序（mtNGS），以減少臨床樣本中的宿主核苷酸比例，并通過(guò)與牛津納米孔技術(shù)（ONT）相結(jié)合（mtTGS）以縮短測(cè)序時(shí)間。
研究表明，與mNGS相比，mtNGS提高了微生物讀數(shù)的比例，促進(jìn)了細(xì)菌病原的鑒定，并能對(duì)真菌、病毒和抗生素抗性基因進(jìn)行檢測(cè)，與傳統(tǒng)臨床檢測(cè)結(jié)果基本一致。此外，基于ONT的mtTGS由于其較長(zhǎng)的讀長(zhǎng)優(yōu)勢(shì)進(jìn)一步提高了病原微生物的鑒定，也加快了診斷的時(shí)間。利用ONT的直接RNA測(cè)序和靶向測(cè)序的測(cè)試表明，ONT顯示出重要的病原檢測(cè)潛力，但仍需進(jìn)一步發(fā)展。因此，這項(xiàng)研究表明靶向RNA的臨床樣本病原檢測(cè)有更高的潛力，特別是當(dāng)與ONT的發(fā)展和技術(shù)更新相結(jié)合時(shí)。
上述研究成果已于2021年10月在Advanced Science期刊上發(fā)表，中國(guó)科學(xué)院微生物研究所病原免疫重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室助理研究員趙娜、博士生曹佳寶、助理研究員徐嘉悅、北京大學(xué)第三醫(yī)院劉貝貝博士、解放軍總醫(yī)院第八醫(yī)學(xué)中心呼吸與危重癥醫(yī)學(xué)部博士生劉斌、南方醫(yī)科大學(xué)珠江醫(yī)學(xué)院陳定強(qiáng)博士為作者，中國(guó)科學(xué)院微生物研究所王軍研究員、南方醫(yī)科大學(xué)珠江醫(yī)學(xué)院周宏偉教授、解放軍總醫(yī)院第八醫(yī)學(xué)中心呼吸與危重癥醫(yī)學(xué)部解立新主任為通訊作者。該研究得到了自然科學(xué)基金、中國(guó)科學(xué)院先導(dǎo)項(xiàng)目和科技部重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃等項(xiàng)目的經(jīng)費(fèi)支持。
參考資料：
病原感染仍然是威脅全球人類(lèi)健康的大問(wèn)題，給臨床診斷和治療帶來(lái)了沉重負(fù)擔(dān)。臨床上傳統(tǒng)的病原鑒定主要以培養(yǎng)和生化檢測(cè)為基礎(chǔ)，但隨著下一代測(cè)序技術(shù)的不斷進(jìn)步，宏基因組測(cè)序（mNGS）極大的提高了病原檢測(cè)的效率，并有助于識(shí)別難以培養(yǎng)的病原微生物；此外，通過(guò)測(cè)序識(shí)別抗生素抗性微生物也為改善治療方案提供了依據(jù)。然而，mNGS在臨床應(yīng)用方面仍面臨諸多障礙，尤其是當(dāng)檢驗(yàn)樣品總量少、樣本微生物含量低時(shí)，如咽拭子樣品、支氣管肺泡灌洗液樣品、血液樣品和腦脊液樣品等。同時(shí)，由于宿主細(xì)胞和核苷酸在這些樣本中往往占比很大（通常>90%的宿主成分），極大地降低了微生物鑒定的測(cè)序效率。
目前，mNGS主要針對(duì)病原微生物的DNA，并使用二代測(cè)序技術(shù)產(chǎn)生較短的序列，因此會(huì)忽略一些以RNA為主要遺傳物質(zhì)的病原微生物。即使基于RNA的分析或宏轉(zhuǎn)錄組的研究相對(duì)較少，但都表明靶向RNA的檢測(cè)能有效揭示功能活躍的成員/基因；此外，雖然細(xì)菌基因組只有幾個(gè)rDNA拷貝，但rRNA分子含量在活躍細(xì)胞中卻是極高的，理論上，靶向RNA可以避免占優(yōu)勢(shì)但處在休眠的微生物占測(cè)序讀數(shù)的比例。
以O(shè)xford Nanopore Technology測(cè)序技術(shù)為代表的三代測(cè)序擁有快速制備文庫(kù)及超長(zhǎng)讀長(zhǎng)等優(yōu)勢(shì)，能有效提高臨床樣本中病原的檢測(cè)。與此同時(shí)，ONT直接RNA測(cè)序技術(shù)也為臨床樣本中RNA病原無(wú)偏的檢測(cè)提供了可能。至此，中國(guó)科學(xué)院微生物研究所王軍課題組與解放軍總醫(yī)院呼吸與危重癥醫(yī)學(xué)部、南方醫(yī)科大珠江醫(yī)學(xué)院和北京大學(xué)第三醫(yī)院合作，收集了肺泡灌洗液（BALF）、腦脊液（CSF）和血液（Blood）樣本，建立了RNA/cDNA靶向測(cè)序（mtNGS），以減少臨床樣本中的宿主核苷酸比例，并通過(guò)與牛津納米孔技術(shù)（ONT）相結(jié)合（mtTGS）以縮短測(cè)序時(shí)間。
研究表明，與mNGS相比，mtNGS提高了微生物讀數(shù)的比例，促進(jìn)了細(xì)菌病原的鑒定，并能對(duì)真菌、病毒和抗生素抗性基因進(jìn)行檢測(cè)，與傳統(tǒng)臨床檢測(cè)結(jié)果基本一致。此外，基于ONT的mtTGS由于其較長(zhǎng)的讀長(zhǎng)優(yōu)勢(shì)進(jìn)一步提高了病原微生物的鑒定，也加快了診斷的時(shí)間。利用ONT的直接RNA測(cè)序和靶向測(cè)序的測(cè)試表明，ONT顯示出重要的病原檢測(cè)潛力，但仍需進(jìn)一步發(fā)展。因此，這項(xiàng)研究表明靶向RNA的臨床樣本病原檢測(cè)有更高的潛力，特別是當(dāng)與ONT的發(fā)展和技術(shù)更新相結(jié)合時(shí)。
上述研究成果已于2021年10月在Advanced Science期刊上發(fā)表，中國(guó)科學(xué)院微生物研究所病原免疫重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室助理研究員趙娜、博士生曹佳寶、助理研究員徐嘉悅、北京大學(xué)第三醫(yī)院劉貝貝博士、解放軍總醫(yī)院第八醫(yī)學(xué)中心呼吸與危重癥醫(yī)學(xué)部博士生劉斌、南方醫(yī)科大學(xué)珠江醫(yī)學(xué)院陳定強(qiáng)博士為作者，中國(guó)科學(xué)院微生物研究所王軍研究員、南方醫(yī)科大學(xué)珠江醫(yī)學(xué)院周宏偉教授、解放軍總醫(yī)院第八醫(yī)學(xué)中心呼吸與危重癥醫(yī)學(xué)部解立新主任為通訊作者。該研究得到了自然科學(xué)基金、中國(guó)科學(xué)院先導(dǎo)項(xiàng)目和科技部重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃等項(xiàng)目的經(jīng)費(fèi)支持。
參考資料：
