導(dǎo)讀

近日，首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京胸科醫(yī)院病理科與迪飛醫(yī)學(xué)合作，在Journal of Translational Medicine（IF=7.4）雜志發(fā)表一篇文章。該研究對(duì)138例胸腔積液患者進(jìn)行mNGS和常規(guī)結(jié)核檢測手段的性能比較，同時(shí)充分利用mNGS產(chǎn)生的人源序列和微生物序列，探究該技術(shù)在感染性疾病和鑒別惡性腫瘤中的價(jià)值。

研究背景

胸腔積液（pleural effusion, PE）是多種疾病常見的并發(fā)癥，其病因診斷具有挑戰(zhàn)性。常見病因包括結(jié)核分枝桿菌、肺炎旁胸腔積液和惡性腫瘤。

1.結(jié)核性PE抗酸染色陽性率非常低，PE的結(jié)核分枝桿菌培養(yǎng)陽性率為40%。分子診斷特異度高，但敏感性度低。

2.肺炎旁PE常繼發(fā)于細(xì)菌性肺炎、肺膿腫或支氣管擴(kuò)張癥合并感染。PE微生物學(xué)培養(yǎng)結(jié)果陽性是診斷肺炎旁PE的金標(biāo)準(zhǔn)，但培養(yǎng)周期長且陽性率約37.7%~53.5%。

3.PE細(xì)胞學(xué)檢查診斷惡性腫瘤的敏感度為40.0%~87.0%，此外，PE也可作為液態(tài)活檢樣本進(jìn)行宏基因組二代測序（metagenomic next-generation sequencing, mNGS） 檢測，通過檢測基因組不穩(wěn)定性這一重要的惡性腫瘤遺傳特征進(jìn)行診斷。

因此，利用mNGS成為鑒別胸腔積液常見病因的有利工具。

研究亮點(diǎn)

1. 采用5種檢測方法對(duì)結(jié)核性PE進(jìn)行診斷，發(fā)現(xiàn)mNGS展示出優(yōu)異的敏感性49%和特異性100%。

2. 利用人源序列進(jìn)行拷貝數(shù)變異（copy number variant, CNV）分析診斷惡性胸腔積液（malignant PE, MPE），其靈敏度為54.1%，特異度為80.8%，準(zhǔn)確度為71.7%，AUC為0.851。

研究路線

研究共納入138例患者，其中包括結(jié)核性胸膜炎（tuberculous pleurisy , TBP）82例， MPE35例，非結(jié)核感染組21例。利用mNGS產(chǎn)生的微生物序列，評(píng)估m(xù)NGS對(duì)于結(jié)核的診斷價(jià)值。同時(shí)利用mNGS產(chǎn)生的人源序列，評(píng)估m(xù)NGS對(duì)于MPE的診斷價(jià)值（圖1）。

圖1 mNGS對(duì)PE樣本進(jìn)行結(jié)核病檢測和惡性預(yù)測的工作流程及入組隊(duì)列展示

研究結(jié)果

不同結(jié)核診斷方法的性能比較，mNGS性能優(yōu)異

本研究采用多種臨床檢測方法，包括培養(yǎng)、AFB實(shí)驗(yàn)、Xpert和T-SPOT，以及mNGS進(jìn)行結(jié)核檢測。在所有臨床檢測中，T-SPOT檢測顯示出最高的陽性檢出率，即61%（培養(yǎng)32%，Xpert 35%，AFB 12%)，也略高于mNGS (49%，圖2)。但T-SPOT法的假陽性率高達(dá)11%，遠(yuǎn)高于其他檢測方法。相比之下，mNGS展示出優(yōu)異的敏感性（49%）和特異性（100%）。

圖2 mNGS與常規(guī)臨床實(shí)驗(yàn)的結(jié)核檢測結(jié)果

采用mNGS人源序列構(gòu)建CNV模型識(shí)別MPE 

為評(píng)估m(xù)NGS在鑒別惡性腫瘤中的價(jià)值，本研究采用GLM方法構(gòu)建一個(gè)mNGS-CNV模型，以識(shí)別MPE。隨機(jī)選擇25例非惡性胸腔積液（non-malignant PE , non-MPE）作為基線，對(duì)剩余113例（35例MPE和78例non-MPE）患者的染色體拷貝數(shù)進(jìn)行分析并繪制拷貝數(shù)變異圖譜，利用構(gòu)建的mNGS-CNV模型來鑒別MPE和non-MPE（圖3A）。與臨床病理診斷相比，mNGS-CNV模型的靈敏度為51.4%，特異度為80.8%，準(zhǔn)確度為71.7%（圖3B，C）。

隨后，通過LOOCV評(píng)估m(xù)NGS-CNV流程模型的預(yù)測效能， ROC曲線的AUC值為0.851（AUC值越接近1，表示模型性能越好；反之，AUC值越接近0，表示模型性能越差，圖3D），顯示出該預(yù)測模型的優(yōu)異性能。

圖3 mNGS-CNV分析的診斷性能。A. 具有代表性的MPE患者染色體拷貝數(shù)變異圖；B. mNGS-CNV建模結(jié)果與臨床病理診斷的比較；C. 基于B圖的mNGS-CNV預(yù)測的敏感性、特異性和準(zhǔn)確性；D. mNGS-CNV LOOCV結(jié)果的性能。

總結(jié)

本研究充分利用了從mNGS中產(chǎn)生的微生物序列和人源序列，分析結(jié)果顯示出mNG對(duì)TBP和MPE的良好鑒別能力，為mNGS同時(shí)進(jìn)行病原體檢測和腫瘤診斷提供可能，但未來仍需前瞻性臨床研究和大樣本驗(yàn)證。