Результаты клинической метагеномики: проспективное обсервационное исследование (аннотация)Результаты клинической метагеномики: проспективное обсервационное исследование
Идентификация возбудителей во время вспышек новых микроорганизмов, включая быстро развивающиеся вирусы (например, коронавирусы, арбовирусы, вирус гриппа или вирус Эбола), требует наличия диагностических инструментов широкого спектра действия, легко доступных для клиницистов.
Кроме того, у пациентов с ослабленным иммунитетом может быть широкий спектр оппортунистических патогенов (например, вирусы герпеса, энтеровирусы или астровирусы) или нетипичные клинические проявления (например, гранулема при вирусе краснухи). Хотя культуры и универсальная ПЦР (например, ПЦР гена 16S/18S рРНК) позволяют проводить анализ широкого спектра бактериальных и грибковых микроорганизмов, традиционные тесты в вирусологии состоят из целевых патоген-специфических нуклеиновых кислот или антигенов, или выявления антител, что ограничивает список обнаруживаемых вирусов наиболее распространенными или предполагаемыми патогенами. Диагностика паразитарных заболеваний также обычно основывается на специфических молекулярных или серологических тестах в дополнение к морфологическому анализу с помощью микроскопии.
Микроорганизмы, обнаруживаемые с помощью прямого высокопроизводительного секвенирования нуклеиновых кислот клинических образцов (известного как метагеномное секвенирование нового поколения [mNGS]), включают вирусы (выявление вирусной ДНК или РНК), бактерии, грибы и паразиты. Таким образом, mNGS в жидкостях и тканях пациента позволяет поставить диагноз, который невозможно получить с помощью обычных лабораторных тестов. В случае обнаружения новых или неожиданных микроорганизмов mNGS может сочетаться со световой или электронной микроскопией, гистологическим иммуноокрашиванием, гибридизацией in-situ или их комбинацией для получения доказательств причинности. Большое значение имеют специфические зонды, основанные на нуклеотидных последовательностях организмов, выявленных с помощью mNGS.
Методы
В этом обсервационном исследовании мы проспективно проводили анализ метагеномики с коротким прочтением в качестве теста второй линии (в случае отрицательного результата теста первой линии или когда симптомы не были полностью объяснены первоначальным положительным результатом) или в качестве теста первой линии в угрожающих жизни ситуациях, требующих срочной нецелевой идентификации патогенов, в больнице Necker-Enfants Malades (Париж, Франция).
В исследование были включены все типы образцов, клинические показания и популяции пациентов. Образцы сопровождались обязательной формой, заполненной врачом, в которой указывался клинический уровень подозрения на инфекцию (высокий или низкий). Мы оценили переменные (пол, возраст, иммунный статус, первоначальное подозрение на инфекцию, показания и тип образца), связанные с обнаружением возбудителя mNGS, используя коэффициенты шансов (OR), полученные с помощью многомерной логистической регрессии. Дополнительные исследования проводились с использованием специфических методов ПЦР или культурального анализа для подтверждения положительных результатов mNGS или в тех случаях, когда подозрение на инфекцию было особенно высоким, несмотря на отрицательный результат mNGS.
Результаты
В период с 29 октября 2019 года по 7 ноября 2022 года мы проанализировали 742 образца, взятых у 523 пациентов. Первоначальное подозрение на инфекцию было либо высоким (n=470, 63 %), либо низким (n=272, 37 %). Возбудители или возможные возбудители были обнаружены в 117 (25%) образцах от пациентов с высоким первоначальным подозрением на инфекцию по сравнению с 9 (3%) образцами, проанализированными для исключения инфекции.
Мы показали, что вероятность выявления патогенного вируса в биоптатах ЦНС с помощью mNGS выше, чем в образцах ЦСЖ и в образцах от иммунодефицитных лиц по сравнению с иммунокомпетентными. Совпадение с результатами традиционных подтверждающих тестов составило 103 (97%) из 106, когда mNGS выявлял возбудителей или возможных возбудителей.
Всего среди 231 образца, исследованного как с помощью mNGS, так и последующих специфических тестов, дискордантные результаты были выявлены в 69 (30%) образцах, из которых 58 (84%) были положительными по mNGS и отрицательными по специфическим тестам, а 11 (16%) - отрицательными по mNGS и положительными по специфическим тестам.
Интерпретация
Основными факторами, определяющими выявление патогенов с помощью mNGS, являются иммунный статус и начальный уровень подозрения на инфекцию. Полученные результаты, наряду с будущими исследованиями, будут способствовать уточнению позиции mNGS в алгоритмах принятия диагностических и лечебных решений.
