快速分析下呼吸道感染样本

全球每年有300多万人死于下呼吸道感染(LRI)，是传染病死亡的主要原因¹。这些感染可由多种病原体引起，但使用现有方法对这些生物体进行精确鉴定和表征具有挑战性。

目前用于研究细菌性LRI的“黄金标准”方法为培养法，但获得结果的过程可能很慢（48-72小时）或有具不确定性²。基于PCR的替代分析方法缩短了检测结果的时间，但无法检测到样本中可能存在的所有病原菌谱或其抗微生物药物耐药性（AMR）谱。为了应对这些挑战，来自位于诺维奇的Quadram Institute Bioscience（QIB）的研究人员及其同事评估了纳米孔测序从混合宏基因组样本中快速提供病原体鉴定和抗菌素耐药性分析的实用性²。研究人员称：“基于宏基因组测序的方法，无需对可能存在的生物体和耐药基因做任何假设，结合其速度和全面性有可能克服培养和PCR的缺点”。²

宏基因组测序的主要挑战包括高水平的宿主DNA的存在和获得检测结果的时间较长。为了克服这些问题，研究小组开发了一种新的测序工作流程，该流程利用了基于皂苷的宿主DNA去除方法和纳米孔测序提供的实时数据分析。使用该工作流程，从样本中去除了高达99.99％的宿主核酸，而病原体检测与传统培养技术的一致性为96.6％（表1；图1）。重要的是，整个过程（从样本获取到病原体和抗生素耐药基因鉴定）仅在六小时内完成。此外，继续测序可以为基于参考的病原体基因组组装提供足够的数据，研究人员认为，这将有助于研究病原体的出现和传播²。

这种新的纳米孔测序工作流程目前正在作为INHALE计划的一部分接受评估，该计划旨在评估几种分子技术在快速表征引发肺炎的生物体方面的潜力³。

图 1 使用Oxford Nanopore的WIMP工作流进行实时物种鉴定和定量，WIMP工作流提供便捷的可视化结果。图片由英国东安格利亚大学Justin O’Grady博士提供。

Břinda等人⁴最近证实了一种快速表征宏基因组LRI和其他临床研究样本抗生素耐药性的补充方法。该研究提出了一种新方法，即根据先前表征的耐抗生素细菌中检测到的DNA序列变异的鉴定来推断抗生素耐药性。使用纳米孔测序，研究小组能够在5分钟内对样本中存在的所有细菌进行足够深度的测序，从而鉴定已知的抗生素耐药性菌株。

本研究案例来源于临床研究白皮书