重磅 | NEJM：临床宏基因组测序诊断脑膜炎和脑炎
编译：阿童木，编辑：小菌菌、江舜尧。
原创微文，欢迎转发转载。
宏基因组二代测序(mNGS)能一次检测出脑脊液样品中的所有病原体。Chiu团队对脑脊液mNGS诊断感染性脑膜炎和脑炎的情况进行了为期一年的研究。研究结果表明mNGS的阳性检测结果均得到了正交实验的验证。Chiu团队通过会议讨论和调查拿到了医生的反馈信息，并分析评估了临床疗效。本研究共有8所医院参与，204例患者入组，其中48.5%的患者病情十分严重，30天总体死亡率为11.3%。医生从其中的57例病人中检出58种不同的神经系统感染，其中13种仅被mNGS检出。另外，剩下的45种感染中有19例同时被mNGS和常规方法检出。未被mNGS检出的感染有26种，11例仅被血清学的方法检出，7例被脑脊液以外的组织样本检出，8例由于脑脊液病原体滴度较低没被mNGS检出。仅被mNGS检出的13例感染中的8例可能具有临床效果，还有7例有指导治疗的作用。常规的微生物学检测不足以确定所有的神经侵袭性病原体。对脑膜炎/脑炎患者进行脑脊液mNGS检测有助于改善神经感染的诊断和提供有价值的信息。
论文ID
原名：Clinical Metagenomic Sequencing for Diagnosis of Meningitis and Encephalitis
译名：临床宏基因组测序诊断脑膜炎和脑炎
期刊：The New England Journal of Medicine
IF：70.67
通讯作者：Charles Y. Chiu
通讯作者单位：加州大学旧金山分校
实验设计
结果
1 病人特征和mNGS检测
在2016年6月1日至2017年7月1日期间，共有482名患者被筛选并转至8个参与地点进行本研究的回顾和前瞻性登记(图1A)。其中一共有285例病人符合纳入标准，214例被纳入到研究中，204例完成研究。这204例患者的平均年龄为（55.9%是男性）39.6岁；46例患者（占22.5%）为18岁及以下（表1）。本研究队列主要包括孤立性脑膜炎（70例[34.3%]）或脑炎（130例[63.7%]）患者，仅有2.0%患者有脊髓炎（4例）。急性发病的患者占86.3%（176例），其余13.7%（28例）为慢性发病患者。大部分患者(193例[94.6%])来自加州医院(上图B)， 40.7%(83例)免疫功能低下(表1)。病情严重患者48.5%(99例)住进重症监护病房(ICU)。在加州大学洛杉矶分校和加州大学旧金山分校登记的危重病人在ICU平均呆了17.8天。30天总死亡率(住院和出院)为11.3%(23例)。
采用mNGS和自动SURPI+程序分析204例患者的脑脊液样本，如前所述(图1C)。从脑脊液样品核酸提取到完成SURPI+分析的平均实验室周转时间为90小时。
2 mNGS VS 传统检测
研究中50.5%的患者由病因学诊断确诊(图2A)，其中感染和自身免疫性病（占8.3%）是最常见的治疗诊断类别。常规检测包括培养、聚合酶链反应(PCR)、血清学(抗体)、脑脊液和其他体液或组织的抗原检测。“其他”类型的诊断包括治疗后的感染、特发性颅内高压、后向脑病综合征、神经外科手术后(化学)脑膜炎和噬血细胞性淋巴组织细胞增多症。综合的参考标准：将正交实验确定的mNGS结果与常规检测结果相结合，用于评价mNGS的性能。在57例患者的58例感染中，19例(33%)由常规检测和mNGS诊断，26例(45%)仅由常规检测诊断，13例(22%)仅由mNGS诊断(表2)。
mNGS一共检测出32例感染，而传统检测(培养、PCR、脑脊液抗原检测)仅检测出27例。宿主DNA背景过高会很大程度降低mNGS检测的敏感性，每立方毫升脑脊液细胞数超过200个时影响开始快速增加(下图B)。
仅能被mNGS诊断的感染包括St. Louis脑炎病毒(SLEV)、HEV和无乳链球菌，而这些病原体未被临床重视。尽管在常规检测中的结果呈阴性，但mNGS也鉴定出了一些可疑的病原体，如奈瑟菌、法氏诺卡氏菌、热带假丝酵母、产气肠杆菌、链球菌和粪肠球菌。
有26例患者的脑脊液 mNGS检测虽然呈阴性，常规检测却均显示感染。本研究中的mNGS假阴性病例分为三类：（1）仅血清学检测确诊的病例(11例感染)，而常规检测(如培养、PCR和基于抗原的检测)也呈阴性；（2）由脑脊液以外的样品确诊的病例(7例感染)，如大脑活检；（3）由于脑脊液中病原体滴度较低而mNGS检测为阴性的病例(8例感染)，其根据是与传统的微生物学检测的结果不一致或是呈borderline阳性。最后一类感染包括牛分枝杆菌、结核分枝杆菌、新型隐球菌、痤疮丙酸杆菌、梭杆菌、金黄色葡萄球菌、巨细胞病毒和2型单纯疱疹病毒。
讨论
本研究评估了mNGS在急性脑膜炎、脑炎和脊髓炎在临床诊断上的应用价值，并与常规的微生物学检测方法进行了对比。脑脊液 mNGS检测结合常规检测的检出率最高，mNGS检测比传统检测能检测出更多的潜在病原体。有13例感染只能被mNGS检出，其中有8例检测结果非常有诊断价值，并且临床医生根据此结果对其中的7个病例进行了治疗上的调整。可见，常规检测并不能诊断出所有的神经系统感染，而mNGS检测在神经系统感染诊断中有非常大的潜在价值。
常规检测做不到的事情，mNGS却做到了，这突出了mNGS的一个关键优势——不依赖针对目标病原体的先验知识，能够在一次化验中检测出更多潜在感染因子。因此，mNGS的无偏倚方法对脑脊液样品的检测非常有用。但是，样品量和检测可行性有时会有很多的限制，因此mNGS与常规检测相结合的方法也非常有应用价值，这不仅能对诊断多提供一道保险，还能检测或排除合并感染（尤其是对于一些免疫功能低下的患者）。
mNGS漏检的26例感染中有18例被血清学检测或者脑脊液以外的样本检测确诊。与培养、PCR和基于抗原的检测方法一样，以脑脊液中致病病原体的核酸为检测基础的mNGS其实也是一种直接检测方法。临床微生物测序委员会认为分析mNGS的结果有助于获得更多对疾病诊断有帮助的信息。尽管mNGS的临床实用性还有待提高，但不可否认的是mNGS提供的检测信息能指导医生开比“检测到”或“未检测到”的二进制检测结果更多更有指导意义的检测报告。由于缺乏参考标准，从临床的角度来解释mNGS的分析结果还是非常具有挑战性的。
为减少假阳性，预先设定的临床mNGS病原体检测阳性阈值较为保守。由于病原体效价低而被mNGS漏检的8个病例中有6例被使用“特异性片段”的病原体鉴定方法确诊。这就提出了这样一个问题：对高优先级的病原体，而不是那些临床意义尚不明确的有机体(如环境细菌)建立一个更宽松的阈值是否合适？另外，可以在临床微生物测序委员会等机构中讨论对高优先级病原体(如结核分枝杆菌或星状病毒MLB2)是否可以采纳低丰度mNGS检测的方法，这有助于拓宽针对特定病原体的检测方法？mNGS也能检测含宿主污染的脑脊液样本，但是出现假阴性结果的风险会很高，所以应该谨慎对待。mNGS与常规检测联用有助于排除可疑的自身免疫性脑炎患者的活动性感染。我们的数据显示脑脊液 mNGS检测诊断脑膜脑炎是一个很有潜力的方法。mNGS可以为神经侵袭性感染提供更早期的诊断和更有针对性的治疗，还可以识别新发感染和疾病表型，以及加速非感染性病因的检查和治疗。
评论
临床上常用诊断感染性疾病的方法依赖于医院收集的病人的病史、临床表现和影像学表现，以及随后的一系列实验室检测数据。这种传统的方法难以诊断混合感染和非感染临床表现的神经炎症疾病，罕见病原体。腰椎穿刺或脑活检采取的CNS组织样品过少也影响诊断。因此，将近50%的急性脑膜脑炎患者没有得到明确的诊断结果。患有中枢神经系统疾病的患者未能及时得到诊断会导致患者预后不良，增加患者和家属的焦虑，以及增加医疗系统的成本和负担。mNGS可以通过一次分析来识别潜在病因综合谱—病毒、细菌、真菌和寄生虫，是一种很有前景的传染病诊断方法。该项研究纳入了特发性脑膜炎、脑炎或脊髓炎(急性感染性疾病的精确诊断[PDAID]研究)住院患者，分析了脑脊液 mNGS用于识别病原体的敏感性和特异性，评估了mNGS试验与常规微生物学试验在临床中的真实表现和效果，论证了mNGS检测结果在临床中非常具有参考价值。
你可能还喜欢