基因檢測，如何惠及更多人？

陳冰

越來越自動化的基因檢測實驗室讓醫院內的快速檢測得到實現。

基因檢測看上去特別高大上，其實你我他幾乎天天都在和它見面。沒錯，我們非常熟悉的核酸檢測就是基因檢測的一種。它不僅僅用在病毒檢測上，還可以鑒定疾病感染源、預知高發疾病患病風險，檢測是否攜帶先天性遺傳疾病基因，幫助腫瘤患者進行個體化醫療……

自1977年第一代基因測序技術出現，到今四十多年時間內，測序技術飛速發展，從第一代發展到了第三代測序技術。測序技術的每一次變革和突破，都會對基因組學研究、疾病醫療研究、藥物研發、育種等領域產生巨大的推動作用。

目前，Sanger所發明的第一代測序依然在廣泛使用，而高通量測序（High-Throughput Sequencing，HTS）是對傳統Sanger測序的革命性變革，因此也被稱為新一代測序 （Next Generation Sequencing，NGS）或第二代測序技術。以感染領域為例，病原體宏基因組高通量測序（metagenomic next generation sequencing，mNGS）技術，與傳統基于培養學的病原體檢測技術相比，能無偏倚地檢測各類微生物，包括難以培養的病原體、經驗性抗菌藥物使用后生長受抑制的病原體，以及新發病原體（如新型冠狀病毒），推動精準醫療，挽救病人生命，為人類提供巨大的福祉。

這樣一個對感染性疾病診斷帶來巨大改變的技術，如何更快地應用到臨床？如何讓更多的患者因為這一新技術而盡早擺脫疾病痛苦呢？臨床專家和企業都正在為此而努力。

新技術給醫生一雙慧眼

高溫席卷全國多個大城市，戶外工作的空調清洗工人尤其辛苦，去年盛夏，中國科技大學附屬第一醫院副院長馬筱玲接診了一名做空調清洗工作的男性病患。入院時患者表現為發熱、而后出現咳嗽、呼吸困難、重癥肺炎等，病程長，病情重。

醫生們采取常規的感染檢測，一直沒有找到致病的感染源，經驗抗菌治療也沒有什么效果。患者已經危在旦夕，醫生使用mNGS技術對標本進行檢測，發現原來患者是感染了“鸚鵡熱衣原體”。

馬筱玲說：“鸚鵡熱病例多發生于與家禽和鳥類經常接觸者，混于塵埃中的鸚鵡熱衣原體可經由呼吸道引起吸入性感染;而接觸到攜帶有衣原體的禽（鳥）類及其排泄物等，則可經由破損皮膚或黏膜以及消化道等多種途徑獲得感染。

這位空調清洗工很幸運，“元兇”被迅速找到，對癥下藥后他很快就康復了。“不需要使用昂貴的高檔抗菌藥，節約大量醫療費，這就是mNGS技術帶給病人最直接的好處。”

在馬筱玲看來，mNGS技術對于檢驗學科而言，相當于給了醫生一雙慧眼，是幫助醫生及時發現病原體的“哨兵”。

感染性疾病具有相當的復雜性，首先因為病原體本身就是復雜多樣的。其次，每一種病菌的用藥都是不一樣的。感染會發生在人體的各個系統，快速精準診斷，精準治療，對醫生而言是非常困難的一件事情。mNGS可以海量篩查病原體，病毒、細菌、真菌、寄生蟲都能被同時檢測，特別是對于少見、罕見病原體，新發、突發感染性疾病病原體以及傳統技術難培養的病原體，二代測序技術具有獨特的優勢，能夠在最短時間內準確獲取病原體的全面信息。

“傳統的微生物學是建立在體外分離培養的基礎上，而實際上因為多種原因很多病原體難以被培養出來，只能通過二代測序才能被發現。”

這位空調清洗工很幸運，“元兇”被迅速找到，對癥下藥后他很快就康復了。“不需要使用昂貴的高檔抗菌藥，節約大量醫療費，這就是mNGS 技術帶給病人最直接的好處。”

馬筱玲記憶非常深刻的一個病例是一位從事養豬的男性患者，入院前幾天劇烈頭疼、發熱，表現出明顯的腦炎癥狀。醫院進行了幾十項病原檢測，都未檢出致病原。后來用腦脊液標本直接進行二代測序檢測，確定為豬皰疹病毒（又稱偽狂犬病病毒，PRV）感染。所幸在重癥醫師團隊的精心治療下，患者轉危為安，順利出院。

豬皰疹病毒是豬感染的病原體，此前一直缺少人類致病的直接證據。2017年，復旦大學華山醫院感染科張文宏教授團隊，應用二代測序技術在一例眼內炎患者的玻璃體液中檢測到PRV，首次證實PRV可以感染人類。

標準、規范還有待完善

2003年，人類認識SARS冠狀病毒花了五六個月時間，而2020年新冠疫情發生后，破解新冠病毒國內科學家只用了不到一個月的時間。

北京協和醫院檢驗科主任、北京協和醫學院臨床檢驗診斷學系主任徐英春教授指出，在mNGS技術出現之前，如果遇到嚴重的感染膿毒癥患者，往往是各種廣譜抗感染的藥物一起上。這種沒有針對性的“炮轟”式治療不僅難以有效控制感染，而且容易導致細菌的耐藥性。細菌的耐藥性問題，已經成為全球關注的焦點問題。

能不能進行一場精準的“狙擊戰”呢？

2014年6月，《新英格蘭雜志》上的論文記載了一場成功的“狙擊”——1例6周的住院男孩罹患嚴重腦炎，進行38項病原檢測未檢出致病原。發病48小時時用腦脊液標本直接進行二代測序，確定為鉤端螺旋體感染，改用青霉素治療，3周后患者出院。

徐英春說，mNGS作為二代基因測序技術，通過全面分析患者樣本中微生物的基因（包括DNA和RNA），識別“壞分子”，可以實現感染性疾病的精準治療，有效挽救嚴重感染患者的生命。

但是，恰恰是因為這項新技術具有高敏感性，對技術有很高的要求。相關研究顯示， mNGS 檢測性能受測序數據量、標本采集質量、人源背景以及環境微生物種類的影響顯著，從而可能導致核酸提取不充分、假陽性、中心效應以及生物信息學分析錯誤等問題，進而影響檢測結果的準確性和穩定性。