这次新型病原如何被发现的？mNGS首功！

最一新新型冠状病毒是如何被挖掘出的？聪真核微生物DNA（mNGS）首当其功！当年SARS，怀疑过支原体、细微生物、病毒等病毒感染，最后无可奈何了很久下才挖掘出是冠状病毒病毒感染。如今mNGS诞生，改变了病菌微生物体学的诊疗新格局！这次从推病到诊疗，只有短短几天间隔时间！下面就简单介绍一下mNGS.

最近三十年，第一组学研究课题一直是热点，最早是真核微生物学，然后是蛋白质第一组学，如今新兴第一组学领域则是被显然一个有前景的聪真核微生物学（Metagenomics）。聪真核微生物学（Metagenomics）又叫微生物体生态环境真核微生物学、元真核微生物学，通过直接从生态环境样品中所合成全部微生物体的DNA或RNA，构筑聪真核微生物文库，运用真核微生物学的研究课题意图研究课题生态环境样品所包括的全部微生物体的遗传第一组成、分布区功能，并可开推一新生理活连续性物质（或获得新基因）。

2014年新英格兰医学杂志媒体报道了一个通过聪真核微生物专用监测治愈了一位主因相符、反复推热、较强帕金森氏症及脑积水症状的14岁**的事例，这是历史上首个聪真核微生物部份科不应用成功的事例。文章媒体报道这个原则上服药及病菌乙型肝炎都并未住院主因，随后对脑脊混合物检验mNGS乙型肝炎，结合数据处理归纳结果挖掘出一种出事的致病微生物leptospira infection，随后针对连续性地使用万古霉素和红霉素赢出苯甲酸服药后出院。该团队表明这是一种尚为未媒体报道过的病菌微生物体。由此，部份科聪真核微生物正式不应主要用途微生物体诊疗拉开了掀开。详细见：NEJM：新一代DNA核心技术危在旦夕危重病**

随着基因DNA核心技术的迅猛推展，基于二代DNA的聪真核微生物学（聪真核微生物DNA）被选为了部份科的近期。聪真核微生物DNA（mNGS）是综合归纳来自病患者检验的微生物体和病原体的基因物质（DNA和RNA）的新方法，不应主要用途多种病毒感染连续性疾病的诊疗、疾病和生活品质状态下微生物体学归纳、人类病原体反不应对病毒感染散播的特点化、识别肿瘤之外病毒。聪真核微生物DNA（mNGS）描述了检验中所长期存在的所有DNA或RNA反馈，从而都能归纳整个微生物体第一组以及病患者检验中所的人类病原体真核微生物或酪氨酸第一组，让致病微生物体无所遁形。

在部份科病毒感染连续性病菌体探求的过程中所，部份科内科医生时多会接踵而来新推病菌体常常没想到、疑难病毒感染病菌体没想到、或者由于监测核心技术受限想到没监测到的困境，基本的部份科专用诊疗方式也与部份科的迫切期望两者之间还长期存在着相当大的相互合作。而mNGS (聪真核微生物学二代DNA核心技术) 在“理论上”都能回答部份科内科医生的上述疑问，近期已妥善解决部份科病毒感染连续性疾病诊治的部份不方便。

mNGS作为一种不需培养出来的新型核心技术，可以深入快速鉴定病毒感染病菌体，相比较习惯培养出来新方法拥有更低依赖连续性的同时又与“精准诊疗”的理念相充分体现。Gyarmati 等在2016年推表的一篇文献中所指出，mNGS可以直接从体混合物检验中所鉴定没法培养出来的、苛养的以及非细微生物 (病毒和真微生物) 病菌体。除此之部份，mNGS可以主要用途传染病预防，较强直接从部份科检验中所获的病菌体散播线索的商业价值。2014年，Hasman等指出mNGS可主要用途尿混合物检验中所病菌体以及耐药基因的监测，而且不仅耐药基因的监测结果与药敏检验明确，也与基于可称培养出来物的全真核微生物DNA (WGS) 的进化归纳结果相匹配。越来越多的事例以及部份科研究课题指出mNGS主要用途部份科诊疗的可行连续性研究课题以及诸多优势，使得mNGS被选为理想病菌体诊疗新方法的“炙手可热参选”。

mNGS有哪些用途呢？

下面这张图比较好地所谓和所述。二代DNA不仅可以主要用途病菌学监测，也可以在病菌培养出来后做深的二代DNA，甚至全真核微生物归纳。现在主要主要用途部份科的还是部份科骨头病菌学监测，通过监测可以想到骨头中所含有的病菌体。如果DNA量都能进一步跃升，它除了可以把骨头中所里所有微生物体的核苷酸测出来部份，也可以把人体强调的所有RNA测出来，帮助判断定植或者病毒感染。比如铜绿假单胞微生物测出来后，人体有并未针对它产生炎症反不应，还可以判断是定植还是病毒感染，但迄今还在探索阶段，尚为原则上未主要用途部份科。

对于复合病毒感染，mNGS也有天然的优势

对于复合病毒感染的诊疗，与习惯新方法相比较，NGS较强更低的依赖连续性。

然而，在踏上光明坦途，为部份科透过“电子商务”妥善解决方案之前，mNGS仍有一段崎岖小路需漫长前行。首先，接踵而来体混合物、痰混合物、脑脊混合物、第一组织、拭子等纷纷杂杂的骨头类别，如何建起统一的核苷酸合成常规使得病菌体的监测精准度最大化不方便重重。病原体核苷酸也是冲击病菌体监测的一大主因，在核苷酸合成环节，怎么样做到适当转化成病原体核苷酸，富集病菌体核苷酸，进而提低mNGS的明了度也是困扰之一。

在DNA环节，如何依据注意的病菌体类别必需合适的DNA意图？如何关系到DNA深、交付间隔时间以及所需经济效益等诸多主因？这些难题依然是近期导致的相当大的单打独斗。

另部份，在检验环节转为质控检验不可或缺。理想的质控不应适主要用途不同病毒感染氏症以及对不应的各种检验类别，包含阴连续性质控、阴连续性质控以及转为病菌微生物或可称DNA的人工模拟质控检验。然而，mNGS全面覆盖的新方法学特连续性为选用何种病菌微生物作为阴连续性质控增加了难度，部份科实践中所又该如何换取经过伦理审批的大批量阴连续性对照检验也是难题之一。

在微生物反馈方面，近来有研究课题评核了不同的生信基本概念的对错。基本的新方法不仅算法长期存在区别，而且所用的索引也各有不同，导致在病菌体鉴定潜能以及相较总质量计数方面出现差别。在mNGS生信归纳程序缺乏统一常规的才会，使用者基于个人经验、可及连续性以及简便连续性除此以外生信归纳操作系统，会对检验重复连续性以及结果可靠连续性造成影响，被选为mNGS的部份科国际常规精神上。

因此，该研究课题重点注意核苷酸合成和微生物反馈归纳两个重要环节，对比评核三个人源病原体转化成试剂盒 (Ultra-Deep Microbiome Prep 、QIAamp DNA Microbiome Kit、Micro-DXTM) 以及多种基本商用或非商用微生物反馈工具的对错。

研究课题者通过观察9个体混合物 (腹膜混合物、脓混合物、关节混合物、痰混合物) 检验和1个骨第一组织骨头进行DNA，之后分别使用不同的微生物反馈操作系统比如基于Unix系统 (Kraken、Metaphlan2和MIDAS)、基于网页版的商用或非商用 (BaseSpace、Taxonomer和CosmosID) 归纳操作系统与商用工作站 (CLC genomics Workbench)。他们挖掘出不同检验的下机资料量及人源脱氧核糖核酸占比区别较大 (3.5%-98.9%)，其中所人源占比与检验类别无关，与每个检验自身的特连续性以及去病原体试剂盒的经济性有关。

本文章涉及的mNGS生信归纳操作系统

以培养出来或MALDI-TOF为金常规，研究课题者评核计数了每种归纳操作系统的病菌体鉴定n-以及其对不应的阴连续性、假阴连续性、依赖连续性等参数。在部份科实践中所，新核心技术须要同时具有较强低依赖连续性和低阴连续性预测值 (PPV)。使用Kraken和Taxonomer这两个大行其道的操作系统可以认出其监测到数十到数百种微生物体，计数获得的PPV极高。虽然设置阈值过滤对妥善解决这一难题可取，但阈值究竟设置为多少仍长期存在争论。另部份，操作系统需综合使用多个参数，如相较总质量、真核微生物大小、真核微生物覆盖率等专用病菌微生物的鉴定。

研究课题者也在阴连续性质控检验中所测出1%的人面容杆微生物，他们归纳面容杆微生物的测出似乎是生态环境或检验间的污染、DNA试剂带入或微生物反馈归纳的单纯对照等主因导致。背景微生物的难题也在多个研究课题中所被提及，这些测出的病菌体在检验中所确实现实长期存在？污染、定植还是致病如何区分？核心技术研推技术人员，微生物反馈技术人员、微生物体研究专家以及部份科内科医生也导致着不断升级的单打独斗。回顾想到来，迄今mNGS的部份科不应用导致如下四个单打独斗：

接踵而来如上的单打独斗，我们也遇上了一系列的疑问。编纂者本期找寻了两个关于mNGS部份科研究专家多会问到的难题，从近期核心技术推展的角度出推，假定如下的尝试连续性解答。

为什么有些检验培养出来阴连续性了、核苷酸监测阴连续性了、mNGS并未测出来？这个核心技术其实没用？

任何部份科监测都要考虑医疗保健经济效益，这也是新核心技术mNGS的考量主因之一，使得迄今mNGS经济效益与明了度两者之间须要关系到。部份科检验较强远比低的复杂连续性，而且很多病菌体病毒感染后含铁较低或服药后抽样导致病菌生产量降低，在限定资料量的才会，靶病菌由于反馈太多而被丢失。

由于这些单打独斗带来的监测局限，常常就会促使部份科内科医生形成认识局限，所以我们想到部份科内科医生对mNGS功能的不认可的声音。虽然扩展到资料量是手段之一，但在医疗保健经济效益的限定下总有限度。通过富集病菌微生物，加大DNA资料量，进而提低明了度；监测长片段，进而提低特异连续性是我们与部份科迄今以及期望共同努力的方向。

部份科内科医生经常反馈mNGS监测结果是一个病菌体列表，到底哪个或哪几个病菌才是元凶？

多个病菌的测出主要如下两个方面主因：

mNGS核心技术算法长期存在短脱氧核糖核酸单纯对照，尤其针对部份同源连续性较低的物种，因此其在这类同源连续性较低的物种中所分类意义就打了折扣。如何妥善解决一个短脱氧核糖核酸同时比较到多种病菌体难题呢？迄今我们的研推技术人员正在快速的开推特点基因索引，多个索引的落成将会进一步提低病菌微生物的准确对照潜能。

多病菌共病毒感染、 原推病毒感染与继推病毒感染的多病菌病毒感染或溃疡分泌物，肠道分泌物开放日体系本身的微生物体多样连续性等主因将会导致多种病菌体测出。这实际上不是核心技术本身局限，而是部份科医学难题。培养出来新方法、质谱新方法、多重PCR新方法也会测出多个病菌体，最终的诊疗结论须要有部份科诊疗的之外反馈介入、也须要部份科病毒感染内科医生的共同策划，没法依靠监测妥善解决一切难题。在充分精简分析报告的才会，多病菌体列表展示的优势作用在于一方面透过似乎的适当线索，另一方面当有准确明了的部份科反馈时可以专用部份科诊疗。

对于mNGS来想到，可以想到为病菌学诊疗又打开了一扇一新窗户，我们一定要大胆的实践，要了解它的优势和局限性，但是摘下结果时要小心求证，做到新前沿。

原始原文：

Couto, N., Schuele, L., Raangs, E. C., Machado, M. P., Mendes, C. I., Jesus, T. F., ... & Autenrieth, I. B. (2018). Critical steps in clinical shotgun metagenomics for the concomitant detection and typing of microbial pathogens. Scientific reports, 8(1), 13767.

Gyarmati, P. et al. Metagenomic analysis of bloodstream infections in patients with acute leukemia and therapy-induced

neutropenia. Sci. Rep. 6, 23532 (2016).

Hasman, H. et al. Rapid whole-genome sequencing for detection and characterization of microorganisms directly from clinical