脑脊液宏基因组二代测序在临床高度疑诊成人细菌性脑膜炎患者中的微生物鉴定

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目的:  细菌性脑膜炎(bacterial meningitis,BM)是由各种细菌侵犯中枢神经系统所致的急性或慢性炎症性疾病,具有较高的发病率、病死率和致残率,近年来随着疫苗的使用及细菌耐药性的变化等,感染性疾病的疾病谱发生了一系列的变化,BM发病率呈逐渐上升趋势。临床传统检测方法多为外周血或脑脊液(cerebrospinal fluid,CSF)病原菌的分离、培养、鉴定,但操作强度大、检测时间长、阳性发现率低。分子诊断学方法可以提高脑脊液病原检出率,但目前临床应用较少。  本研究的目的:①探讨宏基因组二代测序(metagenomic next-generation sequencing,mNGS)在成人BM诊断中的潜在应用价值;②考察mNGS技术相较于传统临床病原检测方法、脑脊液综合病原证据在BM病原学诊断上的优势。  方法:  ①研究对象:本研究为回顾性病例分析研究,收集2017年3月至2019年3月在河南省人民医院神经内科住院治疗并高度疑诊为BM的20例患者的临床资料。详细记录每位患者的病史、体征、实验室及辅助检查结果。②诊断标准:临床存在脑膜炎/脑炎症状、体征,脑脊液常规细胞数≥500×106/L,有或无血及CSF病原证据。③研究方法:收集2~3ml CSF,离体30min内低温保存(-80℃),取300μL CSF进行脱氧核糖核酸提取,提取后的核酸用超声破碎至200-300bp大小的基因片段,去除测序接头序列以及引物序列并过滤低质量值数据后,进行环化扩增复制(RCA)生成DNA纳米球(DNA Nano Ball,DNB),将制备好的DNB加载到芯片上,使用BGISEQ-500进行测序,去除人参考基因组序列的宿主信息干扰后,剩下的数据与专用的微生物大数据库比对。  数据分析:  统计学分析采用SPSS22.0软件,计数资料采用“例数”和“率”表示。计算在各方法在BM诊断中的灵敏度和特异度。配对样本间诊断方法的比较采用McNemar检验;P<0.05时为差异有统计学意义。  结果:  1.20例临床高度疑诊BM的患者中,2例患者血液中检出单核增生性李斯特菌、1例患者脑脊液培养出肺炎克雷伯杆菌、2例患者脑脊液脑脊液Xpert MTB/RIF检测到结核分枝杆菌复合群;20例BM患者均进行脑脊液mNGS检测,以脑脊液mNGS细菌界序列数>1为条件,排除背景序列后,8例患者有阳性发现;  2.以临床高度疑诊为金标准,即脑脊液细胞数≥500×106/L,脑脊液培养的敏感度为5%(1/20),脑脊液综合病原证据的敏感度为15%(3/20),传统临床病原检测方法的敏感度为25%(5/20),mNGS敏感度为40%(8/20)。  3.用McNemar检验对20例临床高度疑诊BM患者mNGS与临床总体病原学比较,两者差异无统计学意义(McNemar检验,P=0.375>0.05),尚不能认为两种实验结果的阳性率不同;  4.用McNemar检验对20例临床高度疑诊BM患者的脑脊液mNGS结果与临床脑脊液病原学证据检测的结果比较,两者差异无统计学意义(McNemar检验,P=0.219>0.05),尚不能认为两种实验结果的阳性率不同。  结论:  CSF常规细胞数≥500×106/L时,考虑到样本量有限,目前尚不能认为mNGS方法的应用能够提高脑脊液病原检出率,需要进一步扩大样本量。
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