宏基因組二代測序技術在神經(jīng)外科顱內感染診斷中的應用價值〔1〕

于海東,朱 東,高 麟,李海龍

(包頭醫(yī)學院第二附屬醫(yī)院,內蒙古 包頭 014030)

顱內感染是神經(jīng)外科術后常見的并發(fā)癥之一,雖然術前預防使用抗菌藥物、規(guī)范手術操作等措施可降低其發(fā)生率,但由于中樞神經(jīng)系統(tǒng)侵襲性操作及植入物的增多,神經(jīng)外科術后顱內感染的發(fā)生率仍有1.4%～9.5%。神經(jīng)外科術后繼發(fā)顱內感染會導致臨床結局不佳、病死率明顯升高,因此感染的早期識別及治療至關重要。腦脊液細菌培養(yǎng)是明確顱內感染病原菌的常規(guī)方法,但是檢測時間較長,無法滿足臨床早期快速診斷需要。目前腦脊液細菌培養(yǎng)陽性率為5.4%～24.3%[1],且部分病原體無法通過常規(guī)培養(yǎng)檢出。宏基因組二代測序技術(mNGS)可以在單個檢測樣本中識別所有潛在病原體,在臨床感染病原學診斷領域具有良好的應用前景[2]。本文旨在分析宏基因組二代測序技術在神經(jīng)外科顱內感染病原學診斷中的應用價值。報告如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選擇我院2020年1月-2022年12月收治的20 例神經(jīng)外科術后擬診顱內感染患者為研究對象,兩周后由3位神經(jīng)外科專家共同判斷是否確診為顱內感染。20 例患者中男11 例,女9 例,年齡(40.09±2.10) 歲。

1.2 納入及排除標準

納入標準:入組前接受開顱、內鏡手術或者腦室穿刺引流術;術前無顱內感染表現(xiàn);均知情同意。排除標準:既往中樞神經(jīng)系統(tǒng)感染病史、免疫系統(tǒng)缺陷;接受免疫抑制治療;配合度較低;中途退出。

1.3 方法

嚴格無菌操作進行腰椎穿刺或者抽取腦室引流管內腦脊液10 mL,在完成必要檢查后,剩余1～2 mL腦脊液在-20 ℃保存,12 h內干冰運輸?shù)交炇覚z測平臺進行腦脊液mNGS檢測。具體操作如下。DNA提取和定量:1～2 mL腦脊液樣本離心取沉淀物,按照試劑盒步驟提取DNA,采取生物分析儀結合聚合酶鏈式反應(PCR)進行測序前質量控制,按照試劑盒操作手冊進行DNA文庫構建。上機測序:檢測范圍包括已知1 428種細菌、1 130種病毒、73種真菌、48種寄生蟲和40種衣原體。生物信息分析:過濾掉長度<35 bp和低質量、低復雜序列后,生成高質量數(shù)據(jù),通過BWA對比去除人源序列,余下數(shù)據(jù)與專用微生物大數(shù)據(jù)庫進行對比,并用生物信息分析獲得每種微生物序列深度和覆蓋率。

1.4 觀察指標

分析宏基因組二代測序技術的靈敏度、特異度、準確率。靈敏度=真陽性例數(shù)/(真陽性例數(shù)+假陰性例數(shù))×100%,特異度=真陰性例數(shù)/(假陽性例數(shù)+真陰性例數(shù))×100%,準確度=準確例數(shù)/每組總例數(shù)×100%。

1.5 統(tǒng)計學方法

2 結 果

經(jīng)臨床復核,即3名神經(jīng)重癥專家對患者臨床資料、實驗室檢查及影像學檢查進行綜合判讀并給出臨床診斷,最終臨床確診神經(jīng)外科術后顱內感染13 例,非感染7 例。宏基因二代測序技術診斷神經(jīng)外科術后顱內感染靈敏度、特異度及準確率分別為100.0%(13/13),85.7%(6/7),95.0%(19/20);細菌培養(yǎng)的靈敏度、特異度及準確率分別為69.2%(9/13),57.1%(4/7),65.0%(13/20);宏基因組二代測序技術的靈敏度、特異度及準確率均高于常規(guī)腦脊液細菌培養(yǎng),差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05)(見表1)。

表1 分析宏基因組第二代測序技術靈敏度和特異度及準確率 單位:%

3 討 論

正常狀態(tài)下,中樞神經(jīng)系統(tǒng)由于解剖結構和血腦屏障存在,會呈現(xiàn)一個相對封閉的環(huán)境,細菌等病原體較難進入和繁殖。但是神經(jīng)外科手術會直接或間接破壞血腦屏障,導致顱腔和外界相通,使微生物極易進入顱腔并繁殖,從而引起嚴重的顱內感染。所以早期明確病原菌和盡快采取合適的抗生素對降低感染病死率、改善預后尤為重要[3]。腦脊液細菌培養(yǎng)是當前常用的診斷依據(jù),具有經(jīng)濟簡便、容易開展等優(yōu)勢,但是檢測時間較長,影響治療。宏基因也稱元基因組,利用新一代高通量測序技術(NGS)以特定環(huán)境下微生物群體基因組為研究對象,在分析微生物多樣性、種群結構、進化關系的基礎上,進一步探究微生物群體功能活性、相互協(xié)作關系及其與環(huán)境之間的關系,發(fā)掘潛在的生物學意義。與傳統(tǒng)微生物研究方法相比,宏基因組測序技術規(guī)避了絕大部分微生物不能培養(yǎng)、痕量菌無法檢測的缺點,因此近年來在環(huán)境微生物學研究中得到了廣泛應用。宏基因組二代測序技術是以聚合酶鏈式反應為基礎,非靶向檢測樣本中存在的細菌、真菌、寄生蟲等病原體,具有高通量等特點[4]。宏基因組二代測序技術檢測時間較短,不會受到抗生素治療影響。宏基因組二代測序技術檢測已經(jīng)成為多個感染領域的研究熱點[5-6]。近幾年開始研究其在中樞神經(jīng)系統(tǒng)感染中的應用情況。研究[7-8]發(fā)現(xiàn),基因組二代測序技術在感染病原學診斷中準確率較高。本研究旨在分析宏基因組二代測序技術在神經(jīng)外科顱內感染病原學診斷中的應用價值。結果發(fā)現(xiàn), 宏基因組二代測序技術的靈敏度、特異度、準確率均高于常規(guī)腦脊液細菌培養(yǎng),差異有統(tǒng)計學意義。綜上所述,宏基因組二代測序技術在神經(jīng)外科顱內感染病原學診斷中具有一定價值,診斷效能優(yōu)于細菌培養(yǎng),值得臨床重視。

宏基因組二代測序對于確診顱內感染及明確病原菌有重要作用,可以給臨床醫(yī)生提供抗感染治療的方案,但其敏感性高,結果可能出現(xiàn)很多病原菌,有時難以明確致病菌,需要臨床醫(yī)生判斷。目前結果陽性判定尚無統(tǒng)一標準,不同病原體序列數(shù)要求不同[9-10],區(qū)別污染、背景微生物序列尤為重要。而且其只能明確病原菌,無藥敏結果,臨床治療中一般多采用腦脊液培養(yǎng)結合宏基因組二代測序,希望宏基因組二代測序能提供更高的靈敏度及藥敏結果,更好地服務臨床,為患者的治療和預后提供更多幫助。