浏览数量： 0 作者： 迪飞医学 发布时间： 2023-09-01 来源： 迪飞医学
导读
2023年8月，复旦大学附属儿科医院重症医学科团队与迪飞医学合作，在Frontiers in Cellular and Infection Microbiology（IF=5.7）杂志发表研究论文。文章回顾性分析104例肺炎患儿，探讨mNGS的病原学诊断价值，并利用mNGS数据解析患儿肺部微生物组特征。
/ 研究背景 /
肺炎是全球儿童，尤其是 5 岁以下儿童发病和死亡的主要原因。2022年世界卫生组织报道，肺炎占 5 岁以下儿童死亡总数的14%，2019 年近740180 名儿童死于肺炎。在中国，5 岁以下儿童肺炎发病率为0.06-0.27 次/人年，死亡率为184-1223 人/10 万人口。
2018年一项系统综述显示，儿童病原的检出率为52.0% ± 18.1%，与成人（51.0% ± 17.9%）相近。宏基因组测序（metagenomic next-generation sequencing，mNGS）作为新进分子检测技术的代表，不仅能全面、无偏检测各类病原，还可将检测周期控制在24-48小时内，为肺炎病原学诊断提供了强有力的支持。mNGS数据亦也可用于肺部微生物组特征的挖掘。
/ 研究方法 /
研究纳入104例儿童肺炎患者，共收集116例肺泡灌洗液（bronchial alveolar lavage fluids，BALF），同时进行mNGS和临床传统病原学检测。其中，来自101例患者的113例BALF标本，被用于病原诊断的性能研究；所有116例BALF标本用于肺部微生物组分析。
图1 研究方案流程图
/ 研究结果 /
肺炎儿童临床特征
101例肺炎儿童中，60.40%（61/101）为男性，50.50%(51/101)小于1岁；
包含67例社区获得性肺炎（community-acquired pneumonia，CAP）和37例医院获得性肺炎（hospital-acquired pneumonia, HAP），17.82%（18/101）存在免疫缺陷，66.34%（67/101）存在合并症；
29.70%（30/101）诊断为重症肺炎，88.12%（89/101）需要机械通气支持；
69.31%（70/101）儿童重症医学科（Pediatric Intensice Care Unit, PICU）住院时间长于14天，最终31.68%（32/101）出院后死亡。
儿童肺炎病原学特征
综合mNGS和临床传统病原学检测，共报告病原59种，包括36种细菌、13种病毒和10种真菌。整体的病原学诊断率为94.06%（95/101），其中混合感染占比79.21%（80/101）。细菌和病毒是最常见的混合感染组合（36.63%，37/101）。细菌、病毒和真菌阳性率分别是80.20%、63.37%和30.69%。
进一步亚组分析发现，CAP和HAP间的病原阳性率无显著差异。免疫缺陷组的真菌阳性率显著高于非免疫缺陷组（55.56% 对 25.30%，p=0.025），非重症肺炎组的细菌阳性率明显高于重症肺炎组（87.32% 对 63.33%，p=0.013），合并症组的真菌阳性率显著高于非合并症组（40.30% 对 11.76%，p=0.007）。
图2 mNGS和临床传统病原学检测方法的病原谱比较。A：患者感染情况分布；B：临床传统病原学性能比较；C：DNA-mNGS临床传统病原学病原谱特征；D：RNA-mNGS临床传统病原学病原谱特征
图3 儿童肺炎的病原学分布。A：CAP和HAP组病原学分布；B：免疫缺陷和非免疫缺陷组病原学分布；C：重症肺炎和非重症肺炎组病原学分布；D：合并症和非合并症组病原学分布；E：不同检测方法的病原学分布
mNGS和临床病原学方法性能比较
分别比较DNA-mNGS、RNA-mNGS和临床传统病原学检测方法的儿童肺炎诊断性能。
77例DNA检测样本中，DNA-BALF mNGS 的敏感性为 85.14%（95% CI：74.96% - 93.24%），临床传统病原学检测和培养的敏感性分别是为93.24% (95% CI: 84.93% - 97.77%) 和 81.08% (95% CI: 70.30% - 89.25%) 。
25例RNA检测样本中，DNA-BALF mNGS、临床传统病原学检测和培养的敏感性分别为 90.91% (95% CI: 70.84% - 98.88%)、59.10% (95% CI: 36.35% - 79.29%) 和 90.91%（95% CI：70.84% - 98.88%）。
在罕见细菌鉴定方面，百日咳博德特菌和副百日咳博德特菌仅通过mNGS检测到。此外，所有 18 个耶氏肺孢子菌仅通过 mNGS 检测到。
表2 mNGS和临床病原学检测方法的诊断性能
肺部微生物组特征
不同肺炎分组间的α多样性指数无显著性差异。
基于DNA-mNGS数据，鲍曼不动杆菌显著富集于HAP组，而耶氏肺孢子菌则显著富集于CAP组；耶氏肺孢子菌和按蚊伊丽莎白显著富集于免疫缺陷组。基于RNA-mNGS数据，金黄色葡萄球菌显著富集于CAP组；人巨细胞病毒（CMV）显著富集于免疫缺陷组。
图4 不同肺炎分组的肺部微生物组特征。A-F：基于DNA-mNGS数据的不同肺炎分组间的差异物种及α多样性指数；G-L：基于RNA-mNGS数据的不同肺炎分组间的差异物种及α多样性指数
基于DNA-mNGS数据的肺部微生物与临床特征间的spearman相关性分析显示：鲍曼不动杆菌的相对丰度与白细胞计数（WBC）有很强的正相关性，而铜绿假单胞菌的相对丰度则与WBC呈显著负相关。纹带棒状杆菌的相对丰度与PICU住院时间呈显著正相关。CMV相对丰度与机械通气时间和心率呈显著正相关。肺炎支原体相对丰度则与PCT、PICU住院时间和机械通气时间有很强的负相关性。
图5 肺部微生物与临床特征间的spearman相关性热图
/ 研究结论 /
mNGS在儿童肺炎病原学诊断中具有重要价值，尤其是对真菌感染的鉴定。此外，mNGS还能够全面反应患儿肺部微生物组成信息，提示临床特征。
鉴于PICU患者的危重紧急性，建议前置mNGS的采样和检测时机，将其与传统检测方法结合使用，可提升病原检出率，加快诊断速度，改善用药方案，提高患者的生存预后。
参考文献：
Shen H, Liu T, Shen M, Zhang Y, Chen W, Chen H, Wang Y, Liu J, Tao J, He L, Lu G and Yan G (2023) Utilizing metagenomic next-generation sequencing for diagnosis and lung microbiome probing of pediatric pneumonia through bronchoalveolar lavage fluid in pediatric intensive care unit: results from a large real-world cohort. Front. Cell. Infect. Microbiol. 13:1200806.doi: 10.3389/fcimb.2023.1200806
编译：山奈 审核：佳 排版：阿心
