常隐不常隐,闹心的囊性纤维化患者病原感染怎么查? | 微生物组学杂志

摘要: 囊性纤维化吐痰查菌有技巧,宏基因组学来搞掂~

10-07 01:44 首页 华大医学

导 读


囊性纤维化 (CF) 是欧美白种人常见的常染色体隐性遗传病,常累及消化系统、呼吸系统和皮肤汗腺等。囊性纤维化跨膜调节因子 (CFTR) 基因突变导致CFTR蛋白功能缺陷,呼吸道分泌液粘稠,促使大量病原微生物定植,进而出现支气管反复感染和炎症症状。约半数儿童因感染或心肺功能衰竭等严重并发症于10岁前死亡,活至成年者较少,CF仍是困扰人类的一大疾病难题。


与传统的临床培养方法不同,本研究采用基于NGS的宏基因组学 (mNGS) 技术不仅明确检出CF感染患者的致病菌,还对致病菌进行了基因分型和耐药基因分析,体现出mNGS转化用于临床的显著优势。

原文标题:Sputum DNA sequencing in cystic fibrosis: non-invasive access to the lung microbiome and to pathogen details


本研究采集了6位CF患者,4位慢性阻塞性肺病 (COPD) 和7位健康患者共11位对照患者的痰液标本。研究者提取样本DNA后进行测序,生信分析流程过中去除人源化的宿主DNA,对组装的病原微生物序列做如下分析:剖析和比对患者和对照样本的肺部微生物组成;基于MLST (多位点序列分型) 技术,联合MLST数据库对检出的病原菌分型;结合临床药敏实验结果,深度解析检出病原菌的耐药基因。


1

个体间痰标本中肺部微生物

检出组成差异较大

CF患者和COPD患者痰液提取的DNA浓度高于健康对照提取的DNA浓度,所有测序组装好的样本中大于90%的DNA为人源DNA;健康对照较CF患者和COPD患者微生物多样性高,mNGS技术检出常规的上呼吸道和口腔菌群,如普雷沃菌属、链球菌属、韦荣氏球菌属等。CF患者则不含有常规口腔菌群,假单胞菌属、葡萄球菌属和寡养单胞菌属等占据主导地位。


2

mNGS检出病原菌与临床诊断一致

5例CF患者mNGS检出病原菌与临床一致,致病病原菌丰度相对较高。如CF-85患者明确检出典型的CF病原菌无色杆菌和葡萄球菌;CF-00患者检出多重耐药菌寡养单胞菌和其它低丰度的条件致病菌;CF-82 和 CF-76两位用药患者的致病菌假单胞菌检出值较其它细菌高,但细菌整体检出较低,可用于评估用药疗效。


3

构建三维熵图谱

区分病原菌与背景菌

研究者以代表组装深度的重叠群 (contig) 长度为X轴,以代表病原菌相对丰度的熵值为Y轴,代表物种特异性的contig GC含量为Z轴,构建三维熵图谱。从图谱中可以明确看出背景菌和病原菌处于三维图的不同位置,此方法以可视化的方式成功区分CF患者的致病菌群与背景菌群。


mNGS精准全面检出CF患者痰液标本中的微生物组

临床常规针对CF患者的感染病原菌鉴定主要依赖于呼吸道样本培养技术,基于培养的方法检出率低、有偏向、不全面的局限性促使临床呼吁mNGS的临床转化。本研究使用无偏倚的mNGS对CF患者的痰液样本进行检测,评估了该技术用于临床的巨大优势,助力推动mNGS造福临床。

Fig1. 痰液标本的宏基因组测序分析流程

Fig2. 构建三维熵图谱区分病原菌与背景菌


于文章篇幅有限,本文未展开详细描述,如有兴趣,请点击二维码。


原文引用:

 Feigelman, R., Kahlert, C. R., et al. (2017). Sputum DNA sequencing in cystic fibrosis: non-invasive access to the lung microbiome and to pathogen details. Microbiome, 5(1), 20.



降低出生缺陷 加强肿瘤防控

精确治愈感染 助力精准医学


长按二维码关注


首页 - 华大医学 的更多文章: