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mNGS报告诞生记:像侦探一样解读生信线索

2025-8-14 14:34| 编辑: 归去来兮| 查看: 140| 评论: 0|来源: 序列万事屋

摘要: 生信分析数据是线索,解读报告是分析推理!

mNGS


生信分析数据是线索,解读报告是分析推理!

——序言


之前我们分享过临床维度应当如何看懂mNGS检测报告(了解5大参数,轻松读懂mNGS报告)。
本期我们以检验视角,解析如何从生信分析结果到mNGS临床报告的分析过程。
本文基于2025年1月发表在《中华检验医学杂志》的“病原微生物宏基因组测序生物信息分析及报告质量控制专家共识”的“五、数据解读和结果报告要求”为剧本进行场景演练。

场景:这是一场微生物版本的《犯罪现场调查》,作为专业的“神探”,不能仅仅看到“嫌疑人”的名字,就认定他是真凶,得需要看“证据”是否充分。
  • 现场“物证”:mNGS生信分析数据
  • 患者“证词”:患者临床指征等
  • 其他“物证”:血常规、影像与其他检测结果等

1、谁是背景的“路人甲”(环境背景或试剂工程菌)
需要排除的干扰项!
2、谁又是无辜的“吃瓜群众”(常见定植菌)
区分原住民还是强盗?
3、谁才是真正的“罪犯”(责任致病微生物)
这才是需要抓住的真凶!



1


先验真假
判断该微生物是否在该生物标本中真实存在
谁是背景微生物“路人甲”(环境或试剂背景菌)
  • mNGS实验流程中涉及不同的试剂、耗材、环境、操作台等,它们都可能自带微生物“路人”。就像犯罪现场总有一些无关路人甲的“指纹”(试剂背景微生物核酸)或“脚印”(环境背景微生物核酸)。
  • 需要对“试剂”与“实验室环境”做定期的“微生物人口普查”(即构建背景微生物库),明确哪些微生物是mNGS检测流程中常驻的“路人”
破案口诀
     常检出、背锅侠、黑名单、勤更新


判别微生物是否真实存在的指标

  • 有没有直接的物证,数量又有多少?

    序列数(RPM值):案发现场有多少“物证”(比对上微生物基因组的序列)直接指向“嫌疑人”?如果数量很少,可能是无意中路过现场时留下的痕迹。


  • 物证是否具有唯一指向性?

    唯一序列数:案发现场发现的“物证”是不是唯一指向“嫌疑人”?是否存在其他个体(微生物)也能匹配的情况?(了解唯一比对序列的概念,点击了解5大参数,轻松读懂mNGS报告)。


  • 案发现场中物证是不是非常显著?

    RPM-r值:非常重要的比值(即检测样本与对照样本的微生物序列比例,在既往脑脊液mNGS研究中,RPM-r≥10作为阳性阈值之一),评估案发现场检测样本)中发现的“嫌疑人”的“物证”数量是否显著高于非案犯现场(阴性对照样本)。

    比如在案发现场,发现了某个嫌疑人(微生物)的20根头发(高RPM),而在它日常活动区域也找到12根(高背景RPM),可能是误入现场的“吃瓜群众”!如果案发现场有20根,而其他区域几乎没有,那就有重大嫌疑了。


  • 犯罪证据链是零碎的,还是完整的

    覆盖度:嫌疑人的“犯罪记录”(基因组)被掌握了多少?仅仅是零星线索覆盖度低),还是作案全貌证据链环环相扣覆盖度高)。

    如果证据均匀分布在整个“犯罪过程”(微生物基因组各个区域均有检出),则可信度更高

    如果证据仅仅集中在某一“作案环节”中(基因组某一个区域),那可能存在误判的风险



2


再论罪责
判别与临床相符的责任致病微生物

1、案发地点(标本类型)很关键

  • 无菌部位比如脑脊液或血液等):这些地方是严格管控的禁区,正常情况下不该有微生物,一旦检测到,除非明确考虑污染,否则高度怀疑是真凶(病毒需另说,部分是可能潜伏)。

  • 有菌部位比如痰液、伤口或肛拭子等):可能住着一些微生物“原住民”,平时是社区的合法居民。需要关注某些“原住民”数量会不会剧增?(即相对丰度显著增高,了解相对丰度的概念,点击了解5大参数,轻松读懂mNGS报告)?

    或某个微生物“越界”到了它本不该去的地方?


2、谁又是无辜的“吃瓜群众”(常见定植菌)?

案发现场(皮肤、呼吸道或肠道等)本来就住着很多“原住民”(人体定植微生物),平时和平共处。

如果它们跑到不该去的地方(比如肠道菌进到了血液里),或身体保安系统失灵了比如人的免疫力低),它们也有可能“黑化”成坏蛋(由定植转变为感染状态)。

“原住民”还是“坏蛋”?

破案口诀

  • 部位:是否“越界”到了其他地方?
  • 丰度:是否突然“人多势众”?
  • 宿主:是否宿主抵抗力低下?


3、不同类型“嫌疑人”的判别标准不同

  • 谁有前科?绝对致病菌

“职业罪犯”比如结核):这些入侵者的危险系数很高(致病性强),它们一般来了就搞事情,因此只要找到1条可靠线索(唯一比对序列),建议立即处理!

  • 谁偷奸耍滑?个头小,难检测

偷奸耍滑”之流如病毒):病毒个头小,难发现,单凭一个证据难定罪,至少找到了基因组3个不同区域的证据(非重叠区域),才能被纳入“嫌疑人”名单。

物证数量较多时,还可以串联证据链(病毒基因组组装),溯源犯罪过程。

  • 谁是难缠角色?牵一发而动全身

黑社会背景“大佬”比如真菌):处理不当会引发一系列的连锁反应,因此处理过程,需要更加慎重(真菌需要考虑临床后期治疗,特异性要求高于敏感性)。

  • 是否双胞胎团伙作案?

有些菌之间长得太像了基因组相似度高),比如大肠埃希菌与志贺菌,需要更精细的“身份鉴定”数据库(点击共识提到的泛基因组,给mNGS带来了什么?)来区分到底是一人作案,还是团伙出动?

  • “虫”还是人的"远房亲戚"

寄生虫“身份鉴定”数据库基因组数据库)并不完善,且跟人还沾点亲(寄生虫基因部分核酸序列与人类基因序列相似度较高),容易混淆。

到底是虫还是人,参照上述“先验真假”部分,看唯一比对序列数覆盖率等。

  • 新面孔或灰色地带应该如何处理

对于高度可疑但证据链又偏弱的“嫌疑人”如罕见、新发或灰区的病原体
建议采用“传统刑侦手段”进行再次复核培养、血清学检测、PCR、Sanger测序和组织病理学等方法验证mNGS结果),多管齐下确保结果可靠!

4、是否携带“武器”——耐药基因

判断犯罪嫌疑人是否携带“武器”耐药基因,并评估这些“武器”是否具备杀伤性(联合药敏试验,评估耐药基因与临床实际药敏的一致性),可以针对性的选择反制武器(临床精准治疗),更加有效的终止或抑制犯罪活动。

如检测到耐碳青霉烯类肠杆菌科、产超广谱B-内酰胺酶肠杆菌科、耐万古霉素肠球菌和耐甲氧西林金黄色葡萄球菌等常见的多重耐药菌相关的耐药基因时,应在报告中注明,由于耐药基因与临床实际药敏结果并非一一对应,因此,应同时做药敏试验,最终结果以药敏结果为准

以上是现场“物证”(mNGS生信分析数据
还需要结合当事人”证词“患者临床症状),验伤报告(血常规等)等其他关联“物证”。
多方证据对上才能锁定真凶

5、关键的当事人“证词”是怎么说的?

  • 患者本身身体状况咋样?免疫力强不强?

  • 发烧了吗?是否有咳嗽?哪里疼?


6、其他关联“物证”有哪些?
  • 培养、PCR等其他病原学检测结果如何?

  • 血常规做了吗?炎症指标结果如何?

  • 影像学结果如何?

  • 之前用过什么药了?效果如何?


7、案子很可疑,但证据不足,怎么办?

证词”(患者临床指征)与其他“物证”(其他检测结果)都高度提示“凶案”(临床高度怀疑感染),但mNGS检测没有抓到凶手

那么需要再次核查案件原始卷宗、查缺补漏、深挖线索查看未过滤的原始物种列表,联系临床确定标本来源、采样、送检过程的质量),看看有没有既往遗漏的关键线索(潜在致病病原体)。




3


“终极审判”
陪审团讨论与法官判决

陪审团讨论

  • 遇到复杂案件建议召集分子生物学、临床医学、感染病学、临床微生物学、临床药学和生物信息学等“专家陪审团”,结合所有线索,多学科协作,综合判断。

对于复杂或难以判断的mNGS结果,建议建立由分子生物学、临床医学、感染病学、临床微生物学、临床药学和生物信息学等相关专业人员参与的多学科合作团队,结合患者的临床情况、影像资料和其他实验室检查结果综合分析、讨论,作出合理的病原学诊断

  • 对于不能确定的结果采用其他“刑侦技术手段”(如培养、PCR、Sanger测序等)来验证确定。


法官判决

  • 紧密结合临床“案情”(患者临床指征

  • 排除“路人”(背景菌过滤

  • 区分“原住民”(判读机会性致病菌

  • 分辨“真凶”(责任致病微生物

  • 该讨论时就讨论,该复核时就复核

法官临床医生)能快速做出最终判决治疗决策)!

故事结束
PS:以上信息仅代表个人观点,若其中信息与您的理解存在任何差异,您一定是对的。欢迎评论区留言讨论!

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