文献速递：患者福音？宏基因组下一代测序用于尿路感染诊断提高诊断精度

研究背景

尿路感染（UTI）是最常见的感染之一，每年影响全球1.5亿人。尿路感染最常见的原因是粪便中的病原体（主要是大肠杆菌）沿尿道上升并感染膀胱。病原培养是诊断尿路感染的金标准。然而，培养通常很耗时，检测率低，诊断准确性有限，尤其是在服用抗生素的患者中。一部分患者在经过治疗后仍会出现慢性尿路刺激症状和尿液分析结果异常，干扰了正常生活。由于严重滥用抗生素，致病菌的耐药性急剧增加，进一步加重了疾病负担。因此，快速准确地鉴定病原体、专业解读和靶向治疗是UTI临床诊断和治疗的关键。

 

研究内容及结果

2023年3月3日，天津医科大学第二医院的研究团队在Frontiers in Cellular and Infection Microbilogy(IF=4.6/中科院二区)杂志上发表题为 Enhancing urinary tract infection diagnosis for negative culture patients with metagenomic next-generation sequencing (mNGS)的研究成果^[1]。

宏基因组下一代测序（mNGS）是一种新兴的病原体检测技术，能够在24h内识别临床标本中的所有微生物基因组序列，是一种无偏倚的方法，理论上可以检测任何微生物，特别是在检测结核分枝杆菌、真菌、厌氧菌和病毒方面。在本项研究中，研究人员回顾性分析了2021年3月至2022年7月天津医科大学第二医院收治的33例疑似尿路感染患者的病历。比较mNGS和常规尿液培养在诊断感染和鉴定致病微生物方面的性能，结果发现在细菌和真菌检测中，mNGS在29例（87.9%）病例中检测到至少一种病原体，其中19例（57.6%）mNGS阳性但培养结果阴性，10例（30.3%）mNGS和培养结果均阳性。其余4名（12.1%）患者两次检测均为阴性。此外，mNGS检测到更广泛的病原体谱，检测到26种，而在培养物中只发现了5种（表1）。这表明，mNGS是一种优于常规尿液培养的技术，特别是在难以诊断和治疗的混合感染和UTI的情况下。它有助于提高病原体的检测，指导治疗策略的改变，是尿液培养的有效补充。

表1 传统培养和mNGS结果在细菌和真菌检测中的情况。

此外，发表在Cell子刊Cancer Cell(IF=48.8/中科院一区)杂志上发表的题为Molecular classification and diagnostics of upper urinary tract urothelial carcinoma的报道同样以尿液为样本进行研究^[2]。上尿路尿路上皮癌（UTUC）是常见的尿路上皮癌之一。然而，它的分子发病机制却知之甚少，没有有用的生物标志物可用于准确的诊断和分子分类。该篇文章作者通过对199个UTUC样本进行了综合遗传学研究，对尿沉渣进行DNA测序，根据 TP53、MDM2、RAS 和 FGFR3 的突变状态，将UTUC 分为五个亚型，这些亚型具有基因表达、肿瘤位置/组织学和临床结果的离散特征。尿沉渣来源的 DNA 测序对 UTUC 具有很高的诊断价值，灵敏度为 82.2%，特异性为 100%。

病原微生物NGS检测是近年来的热点，但是从人体体液样本中提取的核酸十分有限，常规定量方法甚至可能检测不到核酸信号，这给感染源的准确检测带来了巨大挑战。上述两篇研究针对尿液提取核酸信息进行下游测序建库，采用的是QIAamp DNA Micro Kit。QIAamp DNA Micro Kit适用于从拭子和体液中纯化和富集细菌微生物组DNA。在纯化过程中，该试剂盒能高效去除宿主DNA，最大程度全面覆盖细菌DNA位点，适用于进行基于16S rDNA的高灵敏度微生物组分析及宏基因组鸟枪法测序研究。

参考文献：

[1] Jia K, et al. Enhancing urinary tract infection diagnosis for negative cμlture patients with metagenomic next-generation sequencing (mNGS). Front Cell Infect Microbiol, 2023.

[2] Fujii Y, et al. Molecμlar classification and diagnostics of upper urinary tract urothelial carcinoma. Cancer Cell, 2021.