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论著 宏基因二代测序技术对非结核分枝杆菌肺病的诊断
发布时间:2024-03-20 10:28:12 来源:米乐6体育app官网下载 作者:米乐官方平台米乐入口

  本研究结果表明,液体培养具有较高的敏感度,这与既往研究不相符,可能是因为本研究纳入病例样本以肺泡灌洗液为主,且与我院为结核病专科医院,液体培养检验手段熟练及经验丰富有关。

  作者单位:1浙江中医药大学第二临床医学院,杭州 310053;2浙江大学医学院附属杭州市胸科医院结核病诊疗中心,杭州 310003

  方法:回顾性搜集2020年1月至2022年2月浙江大学医学院附属杭州市胸科医院结核病诊疗中心收治的123例疑似NTM-PD患者的资料。根据诊断标准,123例疑似NTM-PD患者最终诊断为NTM-PD患者(NTM-PD组;74例)和非NTM-PD患者(非NTM-PD组;49例)。123例患者肺泡灌洗液、痰液、肺组织同时进行mNGS、PCR荧光探针法、BACTEC MGIT 960分枝杆菌全自动快速液体培养(简称“液体培养”),比较3种方法的诊断效能。

  结论:在NTM-PD的诊断中,mNGS检测的敏感度较高,可直接鉴定至菌种水平,但特异度较低,应重点提高检测特异度,以更好地服务于临床工作。

  非结核分枝杆菌(nontuberculous mycobacteria,NTM)是指除结核分枝杆菌复合群及麻风分枝杆菌以外的分枝杆菌的总称。随着我国对结核病的诊断与治疗逐渐完善,临床工作中非结核分枝杆菌肺病(nontuberculous mycobacteria pulmonary disease,NTM-PD)发病率显著上升,且两者无论在临床表现上还是影像学表现上都极为相似,临床诊治中鉴别诊断困难,极易被误诊为肺结核而耽误诊治,但两者临床治疗方案有所不同,NTM对常规抗结核药物存在较高的耐药率,常规抗结核治疗甚至会诱导NTM耐药菌株的产生。因此,提高NTM-PD的临床诊断水平非常重要。

  宏基因二代测序技术(metagenomic next generation sequencing,mNGS)是近年来新兴的分子生物学诊断技术,mNGS技术可对特定标本中的所有核酸序列进行无偏倚检测,且检测结果较少受到抗菌药物的影响,具有较高的敏感度。目前采用mNGS针对NTM检测的相关研究较少,本研究回顾性分析本院疑似NTM-PD患者的mNGS检测结果,以评估mNGS对NTM-PD的诊断价值。

  回顾性搜集2020年1月1日至2022年2月28日浙江大学医学院附属杭州市胸科医院结核病诊疗中心收治的123例疑似NTM-PD患者的资料。

  1.NTM-PD诊断标准:具有呼吸系统症状和(或)全身性症状,经影像学检查发现空洞性阴影、多灶性支气管扩张及多发性小结节病变等,已排除其他肺部疾病,在确保标本无外源性污染的前提下,符合以下条件之一者可诊断为NTM-PD:(1)2份分开送检的痰标本,NTM培养阳性并鉴定为同一致病菌和(或)2次NTM分子生物学检测均为同一致病菌;(2)支气管冲洗液或支气管肺泡灌洗液NTM培养阳性和(或)分子生物学检测1次阳性;(3)经支气管镜或其他途径肺活组织检查发现组织病理学特征性改变(肉芽肿性炎症或抗酸杆菌染色阳性),并且NTM培养和(或)分子生物学检测阳性;(4)经支气管镜或其他途径肺活组织检查发现组织病理学特征性改变(肉芽肿性炎症或抗酸杆菌染色阳性),并且1次及以上的痰标本、支气管冲洗液或支气管肺泡灌洗液中NTM培养和(或)分子生物学检测阳性。

  2.纳入标准:(1)临床特征疑似NTM-PD:具有呼吸道症状和(或)全身症状,影像学表现发现空洞性阴影、多灶性支气管扩张及多发性小结节改变等。(2)获取患者肺泡灌洗液、痰液或肺组织同时进行mNGS、PCR荧光探针法及分枝杆菌培养等检测。(3)送检标本质量合格。(4)具有完整的临床资料,包括mNGS诊断结果、PCR荧光探针检测结果和分枝杆菌培养结果。

  3.排除标准:(1)患者拒绝送检或未送检mNGS。(2)送检标本质量不合格。(3)临床资料不完整。

  分枝杆菌培养采用BACTEC MGIT 960分枝杆菌全自动快速液体培养系统(简称“液体培养”)。液体培养阳性后,吸取菌液应用MPB64抗原检测试剂盒检测是否为NTM。鉴定为NTM的样本,采用基因芯片法(北京博奥晶典生物技术有限公司)进行菌种鉴定。具体操作方法参照《结核病实验室标准化操作与网络建设》中的操作程序进行。

  采用博奥晶芯分枝杆菌核酸检测试剂盒,核酸提取参照说明书步骤进行,PCR仪选择扩增程序,同时选择FAM和HEX(或VIX)通道,荧光采集点选择60℃,持续30s,放入待扩增样本中,按照分枝杆菌核酸检测PCR扩增程序进行PCR扩增。样品所在反应管内荧光信号达到设定阈值时所经历的PCR循环数(Ct值)参考值为40,样本扩增曲线判断为阳性;扩增曲线(或无任何值),判断为阴性。若FAM、HEX均为阳性,可判断为结核分枝杆菌;若FAM通道为阳性、HEX通道为阴性,可判断为结核分枝杆菌;若FAM通道为阴性、HEX通道为阳性,可判断为NTM。

  1.样本采集:留取呼吸道标本3~5ml,将样本与玻璃珠混合振荡,按照TIANampmirco DNA 试剂盒(DP315,北京天根生化科技有限公司)操作说明书提取DNA。

  2.构建文库:采用Agilent 2100生物分析仪,经过片段化处理和PCR等获取质控DNA文库浓度,经环化形成单链环结构,经滚环复制形成DNB纳米球(DNA namoball)备用。

  3.测序:将所得DNB纳米球用Illumina NextSeq CN500测序平台进行高通量测序,结合权威的微生物数据库进行生物信息分析。将测序结果按照病毒、细菌、真菌和寄生虫进行分类排列。

  采用Excel 2010及SPSS 26.0软件进行数据分析。计量资料呈正态分布时以“x¯±s”描述,组间差异采用t检验进行比较;呈偏态分布时以“M(Q1,Q3)”描述,组间差异采用秩和检验进行比较。计数资料采用“例数”和“百分率(%)”描述,组间差异采用χ2检验进行比较,如理论频数T<5但≥1,采用连续校正的卡方检验。计算3种检验方式诊断NTM-PD的敏感度、特异度、阳性预测值、阴性预测值、一致率。各方法间的一致性检验采用Kappa检验,其中,Kappa值<0.4表明一致性较差,0.4≤Kappa值<0.75表明一致性一般,Kappa值≥0.75表明一致性较好。以P<0.05为差异有统计学意义。

  本研究共纳入123例疑似NTM-PD患者,最终诊断为NTM-PD者74例(NTM-PD组),非NTM-PD者49例(非NTM-PD组;包括肺结核19例,支气管扩张伴感染10例,慢性阻塞性肺疾病10例,社区获得性肺炎6例,间质性肺病4例)。纳入患者中,男性69例(56.1%),女性54例(43.9%),平均年龄(58.16±14.02)岁。送检标本中支气管肺泡灌洗液样本106份(86.2%),痰样本10份(8.1%),肺穿刺组织样本6份(4.9%),胸腔积液样本1份(0.8%)。123例患者中,合并支气管扩张29例(23.6%),合并慢性阻塞性肺疾病20例(16.3%),有肺结核病史24例(19.5%),合并实体肿瘤8例(6.5%),合并自身免疫性疾病7例(5.7%)。见表1。

  以临床诊断(包括确诊及临床诊断)结果为标准,mNGS、液体培养及PCR荧光探针法对NTM-PD诊断的敏感度分别为83.8%、78.4%、67.6%,特异度分别为65.3%、91.8%、87.8%,诊断一致率分别为76.4%、83.7%、75.6%。mNGS、液体培养及PCR荧光探针法与临床诊断结果一致性一般,Kappa值分别为0.524、0.647、0.521。见表2。

  注 mNGS为宏基因二代测序技术;液体培养为BACTEC MGIT 960分枝杆菌全自动快速液体培养;NTM-PD:非结核分枝杆菌肺病

  以液体培养结果为参照标准,mNGS检测的敏感度及特异度分别87.1%和59.0%。PCR荧光探针法检测的敏感度及特异度分别为75.8%和85.2%,诊断一致率分别为73.2%和80.5%。mNGS及PCR荧光探针法与液体培养检测一致性一般,Kappa值分别为0.462和0.587。见表3。

  74例NTM-PD组患者,经mNGS及液体培养+基因芯片法检测NTM菌株,均为阳性者共52例,mNGS阳性、液体培养+基因芯片法阴性者12例,液体培养+基因芯片法阳性、mNGS阴性者6例,两种方法均阴性者4例。液体培养+基因芯片法共鉴定出5种NTM,其中,胞内分枝杆菌38例、鸟分枝杆菌9例、堪萨斯分枝杆菌6例、龟-脓肿分枝杆菌4例、戈登分枝杆菌1例。mNGS共鉴定出7种NTM,其中,胞内分枝杆菌25例、鸟分枝杆菌18例、堪萨斯分枝杆菌5例、龟-脓肿分枝杆菌10例、副胞内分枝杆菌4例、马萨分枝杆菌1例、蟾蜍分枝杆菌1例。以液体培养+基因芯片法为菌种鉴定标准,mNGS检测的准确率为63.8%(37/58)。见表4。

  2种检测方法不一致菌株共33例,其中12例经mNGS鉴定为胞内分枝杆菌6例,龟分枝杆菌1例,脓肿分枝杆菌2例,鸟分枝杆菌2例,蟾蜍分枝杆菌1例,但液体培养+基因芯片法检测结果为阴性;6例经液体培养+基因芯片法鉴定为鸟分枝杆菌3例,胞内分枝杆菌3例,但mNGS结果为阴性;11例液体培养+基因芯片法鉴定为胞内分枝杆菌,而mNGS鉴定为鸟分枝杆菌5例,脓肿分枝杆菌3例,副胞内分枝杆菌2例,堪萨斯分枝杆菌1例;2例经液体培养+基因芯片法鉴定为堪萨斯分枝杆菌,mNGS分别鉴定为副胞内分枝杆菌及鸟分枝杆菌;2例经基因芯片法鉴定为偶然分枝杆菌及鸟分枝杆菌,mNGS分别鉴定为副胞内分枝杆菌及马萨分枝杆菌。

  NTM广泛分布于环境中,土壤甚至必要的生活用水均是其重要的传播途径,且人类是其感染宿主,可对全身各个组织器官致病,其中NTM-PD占NTM感染性疾病的绝大多数,是最常见的NTM病。既往认为,与结核分枝杆菌不同,NTM不会在人与人之间进行传播,但Bryant等证实在肺囊性纤维化患者之间,脓肿分枝杆菌存在人与人之间的传播。目前,国内外多项研究表明,NTM病发病率逐渐升高,但因为它在临床工作中并非法定上报疾病,真正准确的流行病学数据有限。NTM-PD临床表现与肺结核相似,同为痰抗酸杆菌染色阳性,极易误诊,一直困扰着临床工作者。以往NTM病诊断需分枝杆菌培养阳性后方能进一步鉴定明确,但因培养所需时间长,易导致诊断延误。随着分子生物学技术的发展,PCR荧光检测及mNGS也应用到了NTM的检测中,本研究即对3种技术的诊断效能进行了评估。

  mNGS作为新兴分子生物学检测方法中最重要的一员,已被广泛应用于细菌、真菌、病毒等多种感染性疾病的诊断,在分枝杆菌的诊断中具有举足轻重的地位。2020年NTM-PD诊断与治疗指南首次将分子生物学诊断写入诊断标准中。但是,前期研究表明,mNGS对于结核病及NTM的检出率较低,诊断并不具有明显优势。本研究以此为基础,采用mNGS、液体培养及PCR荧光探针3种方法对样本同时进行检测,结果提示mNGS检测NTM敏感度高,具有一定的临床检测价值。mNGS检测NTM的特异度明显低于液体培养法,这可能与mNGS可无偏倚将送检标本中所有病原体检测出来,即使是微量的外部污染也可以出现在测序数据中有关,这势必会降低其特异度。

  本研究结果提示的mNGS检测呼吸道样本NTM的低特异度值得临床医师警惕,这是由于部分NTM可在呼吸道定植,同时样本有污染的可能。基于mNGS检测NTM的低特异度,本研究对2020版NTM-PD诊断标准第二条提出质疑,笔者认为1次支气管肺泡灌洗液分子生物学检测(mNGS、PCR荧光检测、基因芯片法等)阳。


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