病原体宏基因组测序技术再加未来？一文了解最新进展

的多肽数占

③ 非常快且开销非常低的指导程序

mNGS 的另一局限之处在于，该仅有过程至少需要 20 个不间断，甚至不太可能长低达数日，其当中就其的仅有过程以外核酸提炼出和 RNA 核酸等多个迭代。此外，由于 mNGS 对人力的需要低以及消耗性开销低，也使其难以用以水资源短缺地区的结核病系统对对。

为了弥补这一问题，上海流行病学病理当其中心的深入研究执通则人员创建了一套简化版病理弘等位线粒体DNA提议。该制作团队转用离液盐基缓冲液，彼此之间辅彼此之间成珠磨破碎通则来增强裂解和 DNA 的提炼出视觉效果，随后建立 Illumina DNA日文版。在这一科学研究仅有过程当中须要昂贵的核酸提炼出氢化盒，也不需要其他迭代如样本格式化、去除病菌和病原富集等。

整个仅有过程（20个结果显示）耗时共约 8 不间断，对乙肝非典型毒素和亚型流水感大肠杆菌库等并不一定的结果显示产值低达 100%。这一低产值对于将DNA DNA 算子到已知参见等位基因尤为最重要。亚型流水感结果显示被倒数一定量 10000 倍后，虽然产值不太可能会因此降低到 26%，但依然可以在低大肠杆菌载重下对大肠杆菌进行时有效标识。

之后，深入研究制作团队将 mNGS 指导流水领域以病理结果显示，其当中以外青光眼/性疾病病征的 20 个脑脊液结果显示，这些病征的当中枢神经系统对/脊髓长期存在生功用染病。DNA仅有过程当中发现有结果显示当中长期存在刚地弓形虫多肽，随后最后取样卓有成效特异性测定，结果确呈非典型。

从简化版 mNGS 获得的深入研究结果来看，指导程序经建模后，DNA 提炼出和变性效能得以改善，但仍具有与传统 mNGS 同样的频率，并且可以借助于以非常低开销以外低总能量检验。

上海市流行病学病理当其中心低级顾问深入研究员、堪培拉大学副教授张小楠麻省理工学院知道：“病理弘等位线粒体DNA作为一种无偏标识病原的检验领域软件，除了深入研究用途外，也越来越多地领域以病理。然而，如果要在水资源短缺的国家领域这项新技术，那么仍需要实质性降低程序复杂性和总开销。”

④ 弥补真非典型

尿液染病不太可能会导致败血症和染病性心肌梗死，与低发病和低患病率密切彼此之间关。而 mNGS 工具可以减少病原标识效能，从而对症下药，同时可以帮助我们理解为何病征对并不相同疗通则的抗菌有差异。

尽管 mNGS 在尿液病原测定之外成效显著，但由于标本通过观察仅有过程当中所伴随的酸雨，特别是在是来自科学研究室氢化和环境当中的人源菌群和背景生功用，使得 mNGS 检验结果仍长期存在很低的真非典型率[6]。

上海大学人民养老院的深入研究执通则人员企图通过将多个大鼠数据资料作为数据资料截取器来弥补 mNGS 的低真非典型率。该深入研究所设了三个大鼠：复数结果显示大鼠、卫生人群结果显示大鼠和经长整整系统对对以标识常见于生功用二氧化硫的外部复数大鼠。为了截取掉一些由亲缘关系度低的类群带给的真非典型干扰，该制作团队还过渡到了两个标记功用。

这一基础上的系统对可以外与尿液培育出彼此之间类似的频率和选择性，不过需要几天的整整，也不能用以测定滥养菌。值得注意的是，基础上后的系统对在测定寄生虫病原之外远胜其他病理工具。

然而，该系统对未能在 12 个结果显示当中测定到尿液染病。对此，创作者知道明知道，这不太可能是由于在染病的后期收尾，肝细胞一般来讲 DNA 的可提炼出性较低，以及截取器的宽松相对问题。他们也提出新实质性真设，如果用非常多的非典型和复数结果显示来基础上截取器，那么这一提议最终能呈现出新来的测定效能或将实质性改善。

⑤ 强化跨管理机构共同

这一领域好像很有前途，但 mNGS 结果仰赖单独科学研究室、科学研究协议和指导程序，以及参见标准规范。这就导致了，如果低收入管理机构在执行结核病接踵而来系统对对等任务时，决心对比并不相同地区的系统对对数据资料，这一需要趋于极具挑战性。

当中国人食品药品检定深入科技学院（上海）的深入研究执通则人员催生了一项多当其中心评论工程项目，由17个单独科学研究室共同用到一套通用的参比氢化和效能这两项，来比较 mNGS 测定结果。深入研究执通则人员决心这一指导可以在建立效能标准规范、指导结果知道明、推动试验和指导程序开发设计、减少合规审批通过率之外带给新的从当中[9]。

为了三维当中枢神经系统对的染病，该制作团队构建了一组参见氢化，包含 9 种病原，覆盖 30 种以有机体病菌肝细胞为生存背景的生功用。其当中部分大肠杆菌繁多具有一定的亲缘关系，这是为了未确定其应该不太可能会被 mNGS 工具标识出新来。

为了未确定测定的动态仅限于，深入研究执通则人员所转用的生功用的等位线粒体大小和GC含量比更为国际上，其当中等位线粒体大小从0.7Kb 到 19.05Mb，GC 含量比从 33.2% 到 70.4%。同时，也回避了一系列技术手段以减少测定结果，以外消耗病菌肝细胞技术手段和用到二氧化硫截取器。

测试结果的高达终到共约为 24 不间断，其当中DNA迭代耗时最久。因此，创作者建议读取长度为 75 个碱基对（或非常少），从而使弘等位线粒体深入研究非常低效。创作者还表示，决心随着非常低等位线粒体产值的造成，可以开发设计出新非常复杂的标识解通则，届时，mNGS 或将具有非常有力的数据资料选择性，并有不太可能成为合规或设计标准规范建立的一种技术手段。

当中国人食品药品检定深入科技学院吴东来麻省理工学院知道：“我们所做的指导可以知道是鸟枪通则弘生态学在病原测定领域最仅有面的基准深入研究，以外对其可用性、关键效能决定因素、可重复性和深入研究工具潜力进行时评论。这项指导为病理和监管管理机构的新技术这两项以外了一个包含近百 6000 亿次读取（>5Tb）的新颖水资源。我们彼此之间信，我们的多当其中心深入研究工程项目对于推动鸟枪通则弘生态学彼此之间关科学研究新技术的实质性转型和生功用讯息学领域软件的实质性开发设计而言，极为值得注意。”

⑥ 未来转型

结核病仍然是世界上最大的生还原因之一。然而，随着系统对对新技术的实质性建模，或可通过适时发现病原，从而挽救非常多的新生命。

虽然 mNGS 新技术仍长期存在终到长、频率低等局限性，但总括的是，这是一种比培育出通则非常有效的病原测定工具。此外，与分子 PCR 检验新技术彼此之间比，mNGS 检验工具覆盖的病原非常国际上，经确认，也可用以标识多种病原合并染病的解剖。

随着结果显示妥善处理工具、真非典型讯号截取解通则以及跨管理机构解通则差异的基础上，mNGS 检验新技术有望在结核病的病理系统对对当中发挥越来越最重要的作用。

参见文献：

1.Chiu CY, Miller SA. Clinical metagenomics. Nat. Rev. Gen. 2019; 20(6): 341–355. DOI: 10.1038/s41576-019-0113-7.

2.Stefan CP, Koehler JW, Minogue TD. Targeted next-generation sequencing for the detection of ciprofloxacin resistance markers using molecular inversion probes. Sci. Rep. 2016; 6: 25904. DOI: 10.1038/srep25904.

3.Loman NJ, Constantinidou C, Christner M, et al. A Culture-Independent Sequence-Based Metagenomics Approach to the Investigation of an Outbreak of Shiga-Toxigenic Escherichia coli O104:H4. JAMA 2013; 309(14): 1502–1510. DOI:10.1001/jama.2013.3231.

4.Lefterova MI, Suarez CJ, Banaei N, Pinsky BA. Next-Generation Sequencing for Infectious Disease Diagnosis and Management: A Report of the Association for Molecular Pathology. J. Mol. Diagn. 2015; 17(6): 623–634. DOI: 10.1016/j.jmoldx.2015.07.004.

5.Xie F, Duan Z, Zeng W, et al. Clinical metagenomics assessments improve diagnosis and outcomes in community-acquired pneumonia. BMC Infect. Dis. 2021; 21(1): 352. DOI: 10.1186/s12879-021-06039-1.

6.Blauwkamp TA, Thair S, Rosen MJ, et al. Analytical and clinical validation of a microbial cell-free DNA sequencing test for infectious disease. Nat. Microbiol. 2019; 4(4): 663–674. DOI:10.1038/s41564-018-0349-6.

7.7. Jia X, Hu L, Wu M, et al. A streamlined clinical metagenomic sequencing protocol for rapid pathogen identification. Rep. 2021; 11(1): 4405. DOI: 10.1038/s41598-021-83812-x.

8.Jing C, Chen H, Liang Y, et al. Clinical Evaluation of an Improved Metagenomic Next-Generation Sequencing Test for the Diagnosis of Bloodstream Infections. Clin. Chem. 2021; 67(8): 1133–1143. DOI: 10.1093/clinchem/hvab061.

9.Liu D, Zhou H, Xu T, et al. Multicenter assessment of shotgun metagenomics for pathogen detection. EBioMedicine 2021; 74: 103649. DOI: 10.1016/j.ebiom.2021.103649.

原文链接：

创作者｜Andy Tay

编译｜77

审校｜617

编辑｜豫小鱼

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