Babady N E. Clinical Metagenomics for Bloodstream Infections: Is The Juice Worth The Squeeze?[J]. Clinical Infectious Diseases, 2020.
血液感染的临床基因组学：果汁值得一榨吗？
血流感染（BSI）是发病率和死亡率的重要原因，其造成了200亿美元的住院费用和较高的院内死亡率[1]。 在目前的脓毒症生存指南中，血培养是推荐用于诊断脓毒症的唯一微生物检测[2]。 但是，血液培养的敏感性很差（范围为5-50％），并且受几个分析前变量包括样本采集时间（例如，开始抗菌疗法之前或之后）和采集的血液量[3，4]。
2014年，来自加利福尼亚大学旧金山分校（UCSF）的Charles Chiu及其同事报道了首次在脑脊液（CSF）上使用无偏的二代测序（NGS）在一个患有脑膜脑炎的14岁男孩中诊断出神经钩端螺旋体病[5]。虽然与钩端螺旋体基因组匹配的仅有不到500个序列（> 8,000,000个序列中），但在其他诊断检测包括50多种不同的PCR，血清学和培养都阴性的情况下这是也足以明确诊断。 在这种情况下，无偏倚的NGS的临床影响不可否认，因为它最终使患者得到充分的治疗。 五年前的第一份报告开启了临床宏基因组学或微生物NGS（mNGS）应用于传染病诊断研究的新天地。
迄今为止，只有一种mNGS检测（Karius检测）可用于诊断BSI [6]。 Karius检测可针对1200多种人类病原体游离DNA进行检测，以血培养作为金标准其敏感性和特异性分别为93.7％（95％置信区间（CI）：84.5-98.2％）和40.0％（95％CI：34.3-45.9％）。 当考虑了其他微生物学检测时（作为金标准时），临床敏感性和特异性为84.8％（95％CI：77.6–90.5％）和48.2％（95％CI：44.3-55.0％）。与其他核酸扩增检测（NAAT，nucleic acid amplification tests）靶向特定病原体不同，mNGS可以检测所有核酸序列，无需诊断先验知识[7-9]。此类技术在传染病实验室诊断的一大进步，对改善病人的治疗很有潜力，如及时适当使用抗生素，降低发病率和死亡率，降低住院时间，并降低整体医疗费用。 对于许多其他传染性综合症，分子方法已取代（例如用于诊断疱疹性脑膜炎的HSV PCR）或加强传统方法的检测方法（例如单独或在诊断程序中的艰难梭菌PCR）。 Karius mNGS测试能否成为我们一直在等待的分子诊断菌血症方法？ 到现在为止，还没有对Karius mNGS测试的实际性能进行任何独立的临床评估，并其检测价格约为2500美元，问题是“果汁值得榨吗？”
在本期《Clinical Infectious Diseases》中，Hogan及其同事报告了一个回顾性队列研究，评估了Karius mNGS检测对真实世界的影响。 研究包括美国的5个中心，其中包括儿童和免疫功能低下的患者。 作者评估了mNGS的临床影响，对临床的影响是正面还是负面取决于mNGS检测的结果是否引起临床管理的变化（例如正面影响包括治疗的启动，升级或降级；负面影响包括更长的住院时间，不必要检测等）。 总共进行了82次测试，其中mNGS阳性率为61％。 但仅在7.3％的病例中发现了积极的临床影响。 作者的结论是在目前的产品中，Karius mNGS检测对患者的诊疗价值有限。
该结论的解释可能是多因素的，包括检测适应症的差异以及每个中心对病人已经使用过一系列传统检测。 本研究的结论与芝加哥儿童医院的最新数据形成了鲜明对比，在芝加哥儿童医院中，mNGS在56％送检样品中对临床提供了关键信息[10]。 两项研究之间存在一些差异可以解释其不同的结论，包括患者人数，研究设计和用于确定临床影响或临床意义的定义。 但是，在两项研究中mNGS仅比常规方法具有较小的增量收益，并且在两项研究中都有通过传统方法而非mNGS进行确诊的病例。值得注意的是，通过mNGS检测到的其他病原体通常是可以培养出来的微生物，提示分析前阶段可能存在问题（如使用抗生素）或检测到的微生物并非活的微生物而仅为游离的核酸。
那么，mNGS对菌血症的价值是什么？这项新技术能否改变传染病诊断的游戏规则？在当前医疗保健成本增加的环境中，实验室，医院和保险付款人正在更加密切地关注其对患者临床护理的影响而确定的附加价值。虽然前瞻性，对照良好的临床试验对于确定临床效果非常理想，但Hogan及其同事的研究表明该检测目前在美国的几个实验室中的使用情况，并且对其是否有附加价值存疑。在2019年感染疾病周会上展示了Karius的数据后，＃IDtwitter话题下出现了类似的观点。许多临床医生和实验室质疑检测的价值，对mNGS结果解释的相关挑战是公认的，部分原因是可用的数据有限。因此，mNGS是诊断管理的主要工具，许多临床微生物学主管目前正与他们的临床对应人员合作，以建立指导排序和提供结果解释的机制。这可以采取诊断团队，传染病或临床微生物学mNGS委员会的形式，其中包括实验室和临床医生（感染病和其他医学专科），并且将讨论并选择具有挑战性的病例，mNGS进行检测并对结果进行解释的一个多学科的团队。这种方法类似于常规的肿瘤学委员会，并且已经在UCSF实施，在临床微生物测序委员会期间，每周对特定病例的CSF mNGS结果进行讨论[11]。
mNGS的价值可以预后而不是诊断吗？ 在当前的回顾性研究中，每个中心都使用mNGS进行诊断，但是《Journal of the American Medical Association》上的一项最新研究分析了Karius mNGS测试在St Jude儿童研究医院预测白血病儿童患者血液感染中的价值。 研究医院[12]。 mNGS测试对检测BSI病原体的预测敏感性为75％（95％CI：51-90％），预测特异性为82％（95％CI：66-91％）。 在这样的预测性能下，使用mNGS来预测BSI无症状患者非常具有争议及挑战性，但随着技术的进步和相关成本的降低，这可能成为一种选择。
mNGS的成本和或益如何？国家公共广播电台（NPR）最近报告了一个病人的故事，该病人因喉咙痛而进行的呼吸道病原全套检查收费超过25,000美元（NPR，Bill of the Month，2019年12月23日）。鉴于呼吸病原试剂盒的价格在$ 100- $ 200之间，并且测试的人工成本极低，而该测试的费用为$ 25,000，因此可以想象，相比之下，mNGS测试的执行更复杂，并且所用的试剂和仪器的价格要比呼吸道病原全套的价格高，因此总费用要高得多。这一点特别重要，因为mNGS检测不会替代任何当前方法，传统的检测方法仍要执行。
mNGS准备好迎接黄金时段了吗，果汁值得榨吗？通过实时PCR进行病毒载量测试是一种监测移植患者病毒血症的行之有效的方法，抗原测试和血清学测试对于仅可在血浆中短暂检测到病原体DNA的疾病是必需的，而检测微生物药敏结果的最有效的方法仍然是细菌/真菌分离株的表型检测。但是很明显我们当前的实验室方法存在很大差距。过去几年发表的许多病例报告表明，mNGS具有价值，特别是在所有其他传统检测均未能得出诊断，并且在免疫受损患者中的价值可能更高。在技术进一步成熟之前（例如，更快的分析时间），成本进一步降低之前，应考虑各种诊断管理方法，这将确保更好的预测试概率，并产生具有临床意义和附加值的数据。
REFERENCES
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3. Lamy B, Dargere S, Arendrup MC, Parienti JJ, Tattevin P. How to Optimize the Use of Blood Cultures for the Diagnosis of Bloodstream Infections? A State-of-the Art. Front Microbiol 2016; 7: 697.
4. Miller JM, Binnicker MJ, Campbell S, et al. A Guide to Utilization of the Microbiology Laboratory for Diagnosis of Infectious Diseases: 2018 Update by the Infectious Diseases Society of America and the American Society for Microbiology. Clin Infect Dis 2018; 67(6): e1-e94.
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9. Han D, Li Z, Li R, Tan P, Zhang R, Li J. mNGS in clinical microbiology laboratories: on the road to maturity. Crit Rev Microbiol 2019: 1-18.
10. Rossoff J, Chaudhury S, Soneji M, et al. Noninvasive Diagnosis of Infection Using Plasma Next-Generation Sequencing: A Single-Center Experience. Open Forum Infect Dis 2019; 6(8).
11. Wilson MR, Sample HA, Zorn KC, et al. Clinical Metagenomic Sequencing for Diagnosis of Meningitis and Encephalitis. N Engl J Med 2019; 380(24): 2327-40.
12. Goggin KP, Gonzalez-Pena V, Inaba Y, et al. Evaluation of Plasma Microbial Cell-Free DNA Sequencing to Predict Bloodstream Infection in Pediatric Patients With Relapsed or Refractory Cancer. JAMA Oncol 2019.
Muller W J, Chaudhury S. Utility of metagenomic next generation sequencing (mNGS) of plasma for infectious pathogens[J]. Clinical Infectious Diseases, 2020.
血浆宏基因组二代测序（mNGS）在传染性病原体中的应用
我们阅读了Hogan等人的研究[1] 以及Babady博士[2]的评论，涉及血浆宏基因组学二代测序（mNGS）对原体检测的临床应用。 Hogan的研究回顾了五个中心的82个检测，回顾性地分析了mNGS测试的“现实世界临床影响”。 我们不同意作者的结论，即这种检测对临床的影响非常有限。
Hogan的研究将“临床影响”等同于“患者管理的变化”。但是，此度量标准是否适用于测试的性能或医生的判断能力？补充数据中显示73例（42例阳性检查，31例阴性）判断为“无或有限的临床影响”。这些主观判断至少有两个问题。首先，在至少20例阳性测试中，mNGS检测证实了传统微生物学测试的结果。在某些情况下确定了新的病原体，继续进行预期会覆盖已识别的病原治疗（经验性或靶向另一种已识别生物），这是检测/检测应用的失败吗？其次，在几次mNGS阴性检测结构中，其他测试也都是阴性，随后确定了非感染性的诊断。在其他病例中，经验性治疗开始后患者正在康复的过程中检测为阴性。先前的研究表明，在这种情况下测试通常是阴性的[3]。在非传染性诊断中，mNGS检测结果阴性是否为其局限性？是否需要将接受经验治疗的病情改善的患者送检呢？
任何医学干预措施，无论是检测，药物还是手术，都应由主治医师仔细评估，以判断是否会对患者的护理产生益处。 但是，医疗管理者常常迷恋“新事物”，无论它是药物，检测还是其他新颖的干预手段。 他们可能想成为第一个使用它的人，或者是他们团队中第一个建议使用它的人，这可能导致缺乏适当的批判性思维来考虑它是否适合特定患者。
我们同意 Dr. Babady 的观点，即在进行任何测试时都应考虑诊断管理，尤其是当它应用于给定的子学科时。 适当的医疗资源管理应成为每位医生工作的一部分，并且任何医疗干预措施都应在考虑可能的结果的前提下，并在医生的专业知识范围内，而与费用无关。 据报道，在我们中心[4]中，mNGS测试的实用性更高，这可能受到感染病专家监督检测使用的积极影响，包括谨慎选择特定的患者和检测时机的把握。 只有在首先考虑如何选择水果后，才“值得榨汁”。【Juice is only “worth the squeeze” when someone first puts some thought into selecting the fruit.】
REFERENCES
1. Hogan CA, Yang S, Garner OB, et al. Clinical Impact of Metagenomic Next-Generation Sequencing of Plasma Cell-Free DNA for the Diagnosis of Infectious Diseases: A Multicenter Retrospective Cohort Study. Clin Infect Dis 2020.
2. Babady NE. Clinical Metagenomics for Bloodstream Infections: Is The Juice Worth The Squeeze? Clin Infect Dis 2020.
3. Thair S, Hon Seng BS, Hollemon D, et al. The SEP-SEQ Trial: Clinical Validation of the Karius Plasma Next-Generation Sequencing Test for Pathogen Detection in Sepsis. Open Forum Infectious Diseases 2017; 4(Suppl 1): S735.
4. Rossoff J, Chaudhury S, Soneji M, et al. Noninvasive Diagnosis of Infection Using Plasma Next-Generation Sequencing: A Single-Center Experience. Open Forum Infect Dis 2019; 6(8).
Hogan C A, Pinsky B A, Banaei N. Reply to Muller and Chaudhury[J]. Clinical Infectious Diseases, 2020.
对 Muller 和 Chaudhury的回复
我们感谢Drs. Muller和Chaudhury分享了他们对评估血浆宏基因组二代测序（mNGS）临床影响的研究的观点[1，2]，我们的研究得出与此不同的结论原因有很多。首先，在我们的研究中，我们根据治疗小组对临床效用的评估确定影响的大小。鉴于血浆mNGS目前是一种外送的检测方法，并且通常在传统微生物学检测结果出来后才得到结果，因此大多数医生不认为mNGS确认传统检测结果具有附加价值。这与他们研究中“临床相关性”的定义形成了鲜明对比，该定义包括mNGS确认传统的阳性和阴性检测结果，而不仅仅是新的阳性结果或诊断[2，3]。确实，如果我们在两项研究中都应用了同样的标准，那么总体结论可能会相似。未来的研究应努力纳入临床影响的标准化定义，以促进研究之间的比较。
其次，作者提出的观点是，由经验丰富的感染病专家进行患者选择和对结果的解释就足以充分利用血浆mNGS检测。然而，新出现的证据表明这两种干预都是必要的，但不足以确保结果的质量和优化管理[1，4]。我们多中心研究的经验表明，仅74％的mNGS订单来自感染病（ID）专家，这表明仅依靠感染病专家来优化送检选择和复杂微生物结果解释是不现实的。此外，与所有微生物检测结果相比，阳性和阴性一致性百分比分别为84.8％和48.2％，mNGS的敏感性和特异性非常有限。即使他们进行了严格的患者选择，识别污染、定植、感染的真正病原还有假阴性对经验丰富的感染病专家也是非常大的挑战。如我们的鸟分枝杆菌复杂性骨髓炎病例[1]所示，这种使用可能会导致过度诊断和/或治疗，或者可能延迟准确的诊断。
例如，腹主动脉瘤（表3；研究ID SHC-11）的患者，根据屎肠球菌（344）和黑色普雷沃氏菌(176)的Karius阳性结果，将6周强力抗生素治疗（万古霉素+头孢曲松）降级为阿莫西林-克拉维酸的慢性抑制治疗。患者腰痛反复发作，并最终在9个月后的椎骨组织活检中长出了鸟分枝杆菌复合物（MAC）。
在血浆mNGS诊断性能得到改善之前，所有提供商都应在其实践中整合检测选择的管理。 未来的工作应集中在定义血浆mNGS对传统微生物方法的附加影响以及如何将mNGS最佳地整合到当前诊断流程中。
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1. Hogan CA, Yang S, Garner OB, et al. Clinical Impact of Metagenomic Next-Generation Sequencing of Plasma Cell-Free DNA for the Diagnosis of Infectious Diseases: A Multicenter Retrospective Cohort Study. Clin Infect Dis 2020.
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