全球首證 | 杰毅生物鸚鵡熱衣原體試劑盒正式獲批上市!

最新消息,杰毅生物自主研發的鸚鵡熱衣原體 (Cps) 核酸檢測試劑盒 (PCR-熒光探針法) 通過國家藥監局審核正式獲批中國醫療器械注冊證!注冊證編號: 國械注準 20243402506。

致病性高,鸚鵡熱感染逐年上升!

鸚鵡熱(psittacosis)又稱 “鳥疫”(ornithosis),是一種由鸚鵡熱衣原體(Chlamydia psittaci, Cps)感染引起的人畜共患疾病。作為自然疫源性疾病,鸚鵡熱主要在各種鳥類或禽類之間傳播,亦可通過呼吸道以空氣或氣溶膠形式感染人類,或通過排泄物感染人類皮膚、黏膜和消化道,導致社區獲得性肺炎(CAP)。據統計,Cps 占總體社區獲得性肺炎(CAP)病例的 1%,在我國重癥 CAP 患者中檢出率約 8.0%。

鸚鵡熱衣原體在全球許多國家、地區都有發現,且隨著動物遷徙、寵物鳥類飼養的增加,發病率也呈逐年上升趨勢。從事鳥類或禽類相關工作或飼養人員以及鳥類愛好者,接觸鸚鵡熱患者的人群,都是鸚鵡熱感染的高危群體。鸚鵡熱肺炎一年四季均有發病,秋冬季發病率升高。秋冬季節是候鳥遷徙的季節,候鳥在遷徙期間更容易患病,更易與家禽發生交叉感染。

“肺炎” 為典型癥狀,易被誤診!嚴重可危及生命

鸚鵡熱感染者的臨床表現以呼吸系統癥狀為主,典型癥狀包括高熱、畏寒、咳嗽、納差、乏力、頭痛、肌肉酸痛、呼吸困難和肺部浸潤性病變等,嚴重者可導致急性呼吸窘迫綜合征、感染性休克或多器官功能障礙。然而由于鸚鵡熱臨床表現的非特異性,容易造成誤診或漏診,且臨床工作中通常僅在重癥患者中進行 Cps 檢測,導致該疾病的診斷率被低估進而延誤治療。Cps 感染患者病死率約 1%,但未及時治療的重癥患者病死率可達 15%~20%。因此,鸚鵡熱患者的早期診斷和針對性治療對于改善疾病預后、降低重癥患者病死率具有重大意義

專家共識:首推 PCR 方法進行病原學檢測

《鸚鵡熱診療中國專家共識》提出:
鸚鵡熱的臨床表現缺乏特異性,當患者有發熱和/或呼吸系統癥狀表現且具有相關鳥類或禽類接觸史時,應重點針對 Cps 進行篩查和診斷,提早干預從而防止 Cps 經血播散累及其他器官/系統。
對于疑似鸚鵡熱患者,首先推薦采用核酸檢測方法,如 PCR 進行病原學檢測;當不具備核酸檢測條件時,推薦使用血清學抗體檢測方法進行病原學檢測。

杰毅生物鸚鵡熱衣原體核酸檢測試劑盒

助力鸚鵡熱感染早期精準診斷

面對鸚鵡熱的流行趨勢及臨床診斷難題,杰毅生物自主研發推出鸚鵡熱衣原體 (Cps) 核酸檢測試劑盒 (PCR-熒光探針法),基于熒光定量 PCR 技術,采用熒光定量 PCR 探針法,針對鸚鵡熱衣原體外膜蛋白的 ompA 基因保守區域設計特異性引物和熒光探針用于鸚鵡熱衣原體核酸的檢測。具備快速、精準、便捷可及等優勢,助力醫院,疾控等各級醫療衛生機構對疑似鸚鵡熱感染人群進行早期快速篩查,精準鑒別診斷。

根據杰毅生物病原大數據,以下人群推薦進行鸚鵡熱衣原體篩查:

鸚鵡熱推薦篩查高危人群
1)45 歲及以上中老年人;(男性> 女性)
2)鳥類(如鸚鵡)、禽類接觸史;
3)免疫功能低下患者;
4)懷疑社區獲得性肺炎患者;
5)臨床表現高熱、畏寒、咳嗽、乏力、頭痛及肌肉酸痛等癥狀患者;6)肺部影像表現出浸潤性病變、需要與流行性感冒、傷寒、其他病原體肺炎進行鑒別診斷的患者。

媒體專訪 | 感染病原基因檢測有多快?13 小時,還能更快!

近日,杭州市余杭區融媒體【蹲點百企換新力】欄目記者對杰毅生物進行了專訪,以下為 “看余杭” 新聞報道。

鸚鵡熱,一種曾經被定義為罕見病的感染性疾病,這兩年逐漸被大眾熟知,并被廣泛科普。記者來到位于良渚生命科技小鎮的杭州杰毅生物技術有限公司(以下簡稱 “杰毅生物”)時,檢測人員正在對剛從醫院取回來的標本進行檢測。
“杰毅生物” 針對鸚鵡熱全新研發出來的一款靶向檢測試劑盒,即將在今年年底拿到三類醫療器械注冊證。對于疑似社區獲得性肺炎且有禽類接觸史的不明原因發熱患者來說,用鸚鵡熱試劑盒做一個簡單的檢測,就能夠在 2 小時內輕松排查是否存在鸚鵡熱隱患。這一曾經在臨床上極難被判斷的感染性疾病,就這樣輕松找到了解決方式。
說它難判斷,原因有二??陀^上來說,鸚鵡熱的病原體難以在體外成功培養,對于臨床醫生而言,很難借助培養實驗判斷患者是否感染的是鸚鵡熱;主觀上來說,不少患者很難判斷自己是否有禽類接觸史,鸚鵡熱衣原體可通過空氣或氣溶膠傳播,從實際病例來看,即便只是與鴿子糞共處一室,都有感染風險。
研發強針對性的靶向檢測試劑盒,杰毅生物用到的是熒光定量 PCR 這一核酸檢測金標準技術。但選取哪些病原體作為檢測靶標,可不是拍拍腦袋就做決定,而是基于 “杰毅生物” 過去幾年積累的龐大的病原體基因檢測大數據。
作為國內最早一批接觸高通量測序(NGS)的研究人員,“杰毅生物” 創始人王珺在 2019 年成立企業時,就將 “讓每位感染患者第一時間得到精準診療” 作為企業愿景。“感染性疾病是一類非常常見但死亡率居高不下的疾病,有時從感染到死亡僅僅幾天甚至幾個小時。以往我們的治療非常依賴醫生的經驗,但在面對一些無法進行體外培養或培養時間很長、培養成功率很低的病原體時,無論是花費大量的時間去培養還是憑經驗使用抗生素,本質上都是在拼概率。一般培養病原體需要 3-4 天,醫生嘗試各種抗生素也需要一定周期來看效果,往往病原體還沒培養出來或是還沒找到合適的抗生素,患者已經錯過了最佳治療時機。” 說起曾經在臨床見到的一個個鮮活案例,王珺的語氣中充滿了嘆息。
在王珺看來,治療感染性疾病是在與死神搶時間,不能靠猜,更不能等,唯一的解法是,精準、快速地找到病原體!于是,一套針對病原體高通量測序的 NGS 流水線式自動化全流程解決方案應運而生。
“通過這套設備,從標本到報告,僅需 13 個小時就能得出所有核酸結果,且檢出陽性率達到 90% 以上。‘杰毅’ 的病原 NGS 檢測在過去幾年已經累計做了 40 萬人份,醫生拿到報告知道患者的感染源是什么,就能立馬切換治療方案,進行精準治療?!?王珺說。
目前,“杰毅生物” 通過自動化、人工智能等技術極大提高了病原 NGS 檢測時效性,13 小時的速度也已經領跑行業。但在王珺看來,這個速度還不夠快?!癐CU 中有一種膿毒性休克,搶救時效僅有黃金 6 小時。超過 6 小時后,每晚一個小時,死亡率上升 6.6%?!?王珺說,“面對爭分奪秒的感染性疾病,公司成立之初就在不斷精進自動化技術水平,招聘的第一個員工就是做自動化的。經過自研技術的不斷升級和打磨,相信不久的將來,病原 NGS 檢測時間有望實現從 13 小時到 6-7 小時的飛躍?!?/section>
當然,要實現病原體的快速鑒定,檢測實驗是一部分,精準識別病原體是另一部分?!敖芤闵铩?擁有包含 35000 余種病原體的龐大數據庫,幾乎覆蓋人類目前已知的所有致病的病原體的基因組序列;同時,早在 2019 年企業就與阿里達摩院展開合作,用人工智能進行快速計算,可以做到幾十 G 的數據在測序結束十分鐘內全部完成分析。基于此,檢測完成后生成的測序數據才能在極短時間內生成病原體檢測報告。
公司多年來持續投入升級病原 NGS 檢測解決方案,除了幫助感染患者之余,王珺還有更深層的考量:“每一次檢測都會累計一次數據,通過一次次分子檢測,病原譜將越來越龐大且精準。一來,正如我們發現鸚鵡熱近年來越來越高發,并非罕見病,基于病原譜,我們可以研發各種靶向試劑盒;二來,隨著檢測的常態化,通過數據走勢更能預判流行病可能在什么時候發生;此外,測序可以精準了解每一個病原體的基因組序列,以此為基礎可以知道病原體的來源及耐藥信息。我相信這幾點在未來都將對醫學發展帶來很大的幫助?!?/section>

來源|看余杭

查看視頻報道:https://yh.eyh.cn/article/0f73564a-83e2-48f7-906c-dc834c00f7ef.html?timestamp=1733152915416

滿分!杰毅滿分通過 NCCL 中樞神經系統感染 mNGS 室間質評

最近,國家衛生健康委臨床檢驗中心(NCCL)公布了 2023 年全國中樞神經系統感染宏基因組高通量測序室間質量評價預研活動結果。杰毅生物旗下杭州杰毅醫學檢驗實驗室、重慶基拯醫學檢驗所 2 家醫學檢驗實驗室,以及基于杰毅 Q-mNGS?檢測技術平臺的多家醫療機構均以滿分成績順利通過本次室間質評!

腦脊液 mNGS 已經成為 CNS 感染病原學鑒定的重要實用技術。本次國家衛生健康委臨床檢驗中心組織的全國中樞神經系統感染宏基因組高通量測序室間質量評價預研活動,從檢測分析敏感性、特異性等多個方面考核了國內 mNGS 實驗室檢測常規腦脊液標本中病原微生物的能力。

圖 1. 實驗室成績分布

基于評分方法,本次提交有效結果的 127 家實驗室所得成績分布如下:100 分的實驗室 45 家,90~99 分(含 90 分的實驗室 60 家,低于 90 分(不含 90 分)的實驗室 22 家。按照≥90 分為合格的標準,合格率為 82.7%(105/127)。

杰毅生物專注病原 NGS 領域,面對中樞神經系統感染病原多樣,診斷困難等挑戰,自研打造了高效破壁技術,提升結核分枝桿菌、真菌等難破壁微生物的檢出率。采用正向廣譜富集顯著提升檢測靈敏度與時效性,PCR-free 建庫等技術降低背景微生物污染風險?;谛袠I領先的病原微生物基因數據庫,mNGS 檢測覆蓋 35257 種病原體、60 種耐藥基因和 78 種毒力基因,在 13 小時內完成相對定量檢測,實現中樞神經系統感染病原體精準鑒別。

依托精準化、智能化和自動化的 Q-mNGS 宏基因組檢測解決方案和嚴格的質量管理體系,杰毅旗下醫學檢驗實驗室在過去 3 年連續多次以優異成績通過全國血液微生物 cfDNA mNGS 室間質評、全國下呼吸道感染 mNGS 室間質評等國家衛生健康委臨檢中心發起的多項室間質評活動,彰顯出高度標準化的 mNGS 檢測能力和穩定成熟的實驗室管理水平。在本次 NCCL 室間質評的指導下,杰毅將持續推動更規范地開展腦脊液 mNGS 并解讀檢測結果,提升 mNGS 在 CNS 感染中應用的精準性。

會議快訊 | 杰毅 NGS 流水線全流程方案亮相全國病原高通量測序臨床規范化應用培訓班

為保證 NGS 檢測臨床應用的有效性,要求實驗室在 NGS 的方法學建立 (自建檢測)、性能確認以及質量保證各環節中必須規范化和標準化,中國醫學裝備協會基因檢測分會于 2024 年 5 月 23~26 日在福建廈門市成功舉辦了 “第二期全國病原體高通量測序臨床規范化應用培訓研討班”。

本次培訓班采用了培訓+研討的模式,中國醫學裝備協會基因檢測分會會長、國家衛健委臨檢中心首席專家李金明教授團隊,多位全國知名醫院病原 NGS 應用專家以及來自全國各地病原體 NGS 方法建立和質量管理負責人深度參與了本次高水平、高規格的學術活動。杰毅生物攜 NGS 流水線全流程方案參與本次會議,其中新升級的自動化建庫方案因其 “流水線自動化式” 建庫的設計理念吸引了多家醫院檢驗科專家的關注。

會議期間,我們與全國各地 NGS 檢驗領域的專家老師們進行了深度的交流,學習并探討 NGS 院內應用方法學建立的要領,交流實驗全流程標準化的實踐經驗,認真聆聽來自病原 NGS 一線用戶的真實需求和期望,從而進一步提升產品和交付體系,努力推進病原 NGS 應用標準化的提升。

三度蟬聯,杰毅生物再登《杭州獨角獸與準獨角獸企業》榜單

2024 年 4 月 24 日下午,由民建中央、中國科協指導,民建浙江省委會、中國投資發展促進會聯合辦的第八屆萬物生長大會在杭州舉辦。會上,杭州市創業投資協會聯合微鏈共同發布了 《2024 杭州獨角獸&準獨角獸企業》榜單。杰毅生物自 2022 年起連續三年榮登杭州準獨角獸企業榜單,為杭州這座活力之城持續注入醫療健康的創新力量。

據悉,截至 2024 年 4 月,杭州共有 43 家獨角獸企業(估值不低于 10 億美元),準獨角獸企業 382 家(估值不低于 1 億美元)。其中 “專精特新” 企業與準獨角獸和獨角獸企業群體高度重合,具有高成長性和強創新能力。

杭州杰毅生物技術有限公司是一家專注于感染性疾病分子診斷的高新技術企業。公司聚焦感染疾病精準診療領域,布局高通量測序(NGS)和基因編輯(CRISPR/Cas)兩大前沿技術平臺,擁有 100 多項發明專利等自主知識產權,搭建起了多層次,高品質的產品線及服務體系。

自成立起,杰毅生物在學術科研、產品開發和應用等方面持續加大投入,深耕分子檢測自動化、數字化、智能化的創新技術,構建起了新質生產力,推出了覆蓋普通感染、中重度感染、急危重癥及復雜感染等全場景化的創新分子診斷整體解決方案,與全國多家醫療衛生機構建立起了緊密合作關系。公司于 2023 年被認定為國家級專精特新 “小巨人” 企業、杭州市余杭區準獨角獸企業,浙江省級高新技術企業研發中心等。
杰毅生物將秉承 “讓每位感染患者第一時間得到精準診療” 的愿景,堅持價值創新鍛造企業競爭力,引領醫療健康行業高質量發展。

病原宏基因組高通量測序臨床本地化檢測規范專家共識

中國藥師協會, 中華醫學會細菌感染與耐藥防治分會, 國家衛生健康委臨床抗微生物藥物敏感性折點研究和標準制定專家委員會.

DOI:10.3760/cma.j.cn112150-20230720-00019

實驗室自建檢測(laboratory developed test,LDT)是指實驗室自行研發、確認,僅限于本實驗室使用的檢測技術 [1]。近年來,隨著檢測技術的創新和發展,一些前沿技術如基因測序、質譜分析和流式細胞術等快速從基礎研究向臨床轉化,并展現出良好的應用前景。美國已將體外診斷(in vitro diagnostics,IVD)新技術納入 LDT 模式管理 [2]。我國 2016 年《國家衛生計生委辦公廳關于臨床檢驗項目管理有關問題的通知》提出,對于未列入《醫療機構臨床檢驗項目目錄》,但臨床意義明確、特異性和敏感性較好、價格效益合理的臨床檢驗項目,應當及時論證,滿足臨床需求 [3]。2021 年國家藥品監督管理局發布的《醫療器械監督管理條例》中指出,對國內尚無同品種產品上市的體外診斷試劑,符合條件的醫療機構根據本單位的臨床需要,可以自行研制,在執業醫師指導下在本單位內使用 [4]。宏基因組高通量測序技術(metagenomic next-generation sequencing,mNGS)可以不基于假設、無偏倚地檢測疑似感染患者標本中的病原微生物,擴大病原體檢測種類,縮短檢測時間,提供可用于患者診斷、制定治療方案的關鍵信息,有效提升感染性疾病的診療水平,助力抗菌藥物合理應用 [5]。mNGS 還有助于解決新發、罕見、疑難病原體的漏檢問題 [6,7,8,9]。但 mNGS 覆蓋病原體種類多、臨床驗證難度大、驗證周期長,使得常規 IVD 產品注冊較為困難。為滿足臨床需要,本共識將在實驗室符合國家相關政策法規以及保證檢測方法性能可靠的前提下如何在本地開展 mNGS 檢測提出具體指導意見。

01 mNGS 實驗室建設基本要求
Basic requirements for the construction of mNGS laboratory
實驗室結構布局和環境條件
mNGS 在實驗環節中根據是否使用聚合酶鏈式反應(polymerase chain reaction,PCR)構建文庫,可分為 PCR 建庫與 PCR-free 建庫兩大類型,兩者在實驗室空間要求上有所差異。PCR 建庫中采用通用引物對文庫核酸分子進行擴增,核酸產物濃度較高,對產物的后續操作(加熱、震蕩、離心、混勻、移液)可能產生氣溶膠,易造成實驗室環境和其他文庫的污染,從而產生假陽性結果。因此,基于 PCR 建庫的 mNGS 實驗室宜參照《醫療機構臨床基因擴增管理辦法》[10] 相關要求,在符合 PCR 要求的實驗室中開展,防止核酸擴增產物造成的實驗室污染。

基于 PCR-free 建庫的 mNGS 實驗可在同一個空間內設置試劑準備區、標本處理區(配備生物安全柜)和建庫測序區(PCR-free 建庫、文庫純化、等量混合、上機測序)。PCR-free 文庫濃度可能低于 Qubit 熒光定量儀的檢測限,建議使用熒光定量 PCR(quantitative polymerase chain reaction,qPCR)方法進行文庫濃度測定。雖然基于 PCR-free 建庫的 mNGS 實驗在文庫定量前實驗操作不存在 PCR 擴增建庫所帶來的氣溶膠風險,但仍然需要警惕人員操作等帶來的氣溶膠污染可能性,并在一個相對獨立的空間進行 qPCR 法文庫濃度測定。

生物安全防護
mNGS 所檢測的微生物涉及范圍廣泛,實驗操作應該在具備至少生物安全二級(biosafety level 2,BSL-2)資質的實驗室中進行,并按照生物安全相關要求進行操作。如果處理可疑高致病性病原體的標本,須滿足更高要求的行業標準和規范的要求 [11]。

設備設施
mNGS 實驗設備和器材應能滿足濕實驗、干實驗和質量控制需求。由于 mNGS 相較傳統 PCR 有更高的病原體覆蓋范圍和防污染要求,在保證實驗質量的前提下優先采用經性能確認的封閉式自動化設備代替部分人工操作,有利于避免實驗過程中來自操作人員和實驗室環境中的微生物或其核酸造成的污染。

人員配置
根據每天處理的標本數量,實驗室應配備具有相應專業背景并能滿足需要的工作人員,包括:

(1)濕實驗應由具備分子生物學檢驗專業技能的人員,如分子生物學檢驗專業檢驗技師操作;

(2)干實驗需要配備生物信息研發及管理人員,以保證分析流程、持續更新、性能確認、維護及管理 [12];

(3)結果審核應配備具有臨床感染病學相關知識的微生物檢驗醫師。針對疑難報告,建議成立 mNGS 報告解讀團隊,由具備臨床感染病學、臨床微生物檢驗學、臨床分子生物學、生物信息學等相關專業知識的人員組成。所有人員均須通過崗位相關的培訓和考核,并進行定期能力評估方能上崗。

方法學選擇
實驗室在正式開展實驗前應對 mNGS 的全流程檢測方法進行選擇和性能確認,特別對影響檢測結果的核心要素,包括但不限于標本核酸提取方法、是否去宿主核酸以及去宿主核酸方法、是否富集微生物核酸以及富集方法、建庫方法、測序方法、最小測序數據量確認、生物信息分析算法、數據庫選擇、背景核酸識別方法、新發病原體識別方法等,以滿足方法符合率、交叉反應、精密度、準確度、檢出限、抗干擾能力(如針對高人源標本)、穩定性等性能參數的要求。實驗室要進行嚴格的篩選和充分的數據驗證,以求得到最佳的臨床檢測效能。經確認的檢測方法和實驗參數需要進行標準文件化管理,并由實驗室的技術質量負責人和項目負責人共同確認后實施。項目負責人負責 mNGS 項目的立項、研究、驗證、制備等運行管理工作,技術質量負責人負責 mNGS 項目的研究、質量管理體系的建立和運行、產品放行等工作。方法學參數如有變更需進行驗證后再應用于臨床標本檢測。

02 濕實驗流程搭建
Construction of wet experiment process
濕實驗流程是指對待測標本進行前處理、核酸提取、文庫構建、高通量測序,以獲得核酸測序數據的實驗室操作環節。濕實驗流程按操作方式分為手工操作和自動化操作。在引進自動化設備時需要使用與之配套兼容的濕實驗試劑和流程,經性能確認合格后使用。根據檢測病原體核酸的類型,實驗室可分別建立脫氧核糖核酸(deoxyribonucleic acid,DNA)和核糖核酸(ribonucleic acid,RNA)濕實驗流程。

標本前處理
為提高 mNGS 檢測的敏感性,可考慮在標本前處理過程中對病原體或其核酸進行富集,可選擇正向富集法與反向富集法兩類。正向富集法以 PCR 富集和探針捕獲為代表,屬于核酸提取后的富集方式。反向富集法即去宿主技術,包括差速離心、差異化裂解、甲基化抗體處理等流程 [13]。病原核酸富集需要結合標本類型、項目預期用途綜合考慮檢測性能、成本、操作時效性以及對目標病原體可能造成的損失和偏好性,在開展性能確認后再予以使用。

核酸提取
核酸提取分為核酸釋放與純化兩個主要步驟。核酸釋放方法包括物理法(機械研磨、超聲破碎等)、化學法(十六烷基三乙基溴化銨法或十二烷基磺酸鈉法等)、酶裂解法等,不同方法的核酸釋放效果有差異。實驗室需要綜合考慮不同方法對不同病原體核酸的釋放效果,尋找最佳平衡點保障核酸提取的效率。以物理釋放法為例,破壁強度的提升能提高胞內菌和真菌等病原體的裂解效率和核酸得率,但可能會破壞病毒核酸和游離 DNA(cell-free DNA,cfDNA)[14]。在使用物理方法時,破壁時長(循環次數)、破壁強度以及微珠材質和粒徑都是應考慮的因素。為提升釋放效果,可采取物理、化學、酶解等多方法聯合使用。在物理破壁完成后,增加十二烷基硫酸鈉和蛋白酶 K 的孵育,可達到充分裂解、釋放核酸的目的 [15]。核酸純化一般采用磁珠法或柱法兩種 [16],建議對純化后的核酸濃度、純度進行測試以滿足后續建庫的要求。

核酸提取和純化若使用手工操作,應考慮不同標本類型的差異、不同核酸提取試劑盒的提取效率、純度以及片段大小等因素;若使用自動化核酸提取儀系統,需要綜合考慮檢測通量、自動化程度、成本、核酸質量等因素。

文庫構建
DNA 文庫構建主要分為 TA 連接法建庫與轉座酶建庫。RNA 文庫構建與 DNA 相比,最主要的差異在于逆轉錄步驟,在保證建庫穩定性的前提下可考慮去除人核糖體 RNA(占總 RNA 比例約 85%~90%)以提高 RNA 病毒的檢測敏感性。建庫方法可分為手工法建庫和儀器自動化建庫,實驗室在選擇方法前需對核心技術環節(如標簽、接頭的連接)質量進行評估,主要質量指標包括單/雙標簽測序,連接效率等。此外還應考察建庫前核酸投入量的下限和上限,確保取得的文庫在核酸插入片段的大小分布上滿足所使用的高通量測序儀、測序模式和讀長,以及后續生信分析對片段大小的要求(常見要求為插入片段 50~500bp,主峰集中在±100bp),以避免過度片段化或片段化不足的情況。

高通量測序
測序儀與配套試劑、耗材通常為封閉一體化設計。實驗室按照所選購設備的操作說明書進行相關操作。在選擇測序儀時,要綜合考慮兼容性、測序通量、測序時間、堿基判定的準確性、成本等因素。為降低標簽跳躍帶來的假陽性,宜使用雙標簽測序模式。

03
干實驗流程搭建
Construction of dry experiment process
干實驗流程是指對測序數據進行生物信息學分析及結果審核和報告的過程。

搭建模式、數據存儲與傳輸
mNGS 生物信息分析涉及算法、軟件和數據庫,需要基于臨床預期用途及可能的日常檢測標本量計算所需要的服務器性能,保證下機數據能夠在預期時間內完成分析。如有條件,建議實驗室優先使用本地服務器進行數據的存儲和管理,數據存儲、訪問、下載、分析等均應符合國家對醫學數據管理的要求。若選擇云端分析系統 [17],由于測序數據中含有患者的遺傳信息,需要與服務提供商針對數據訪問、使用、披露、中止、修改的權限與機密性達成書面協議 [18]。實驗室必須確定數據存儲的數量、媒介、位置和儲存時限,數據的傳輸過程中應設置只讀訪問,防止被篡改。

干實驗流程搭建步驟與建議
原始數據的存儲與傳輸

實驗室應確定原始測序數據及 FASTQ 文件在服務器上存儲的位置,并明確具備唯一標識的統一命名,便于數據調用與快速分類查找。文件命名建議包含數據檢測/分析日期、檢測實驗室名稱、標本類型、測序批次、唯一的標本編碼等。命名規則一旦確定不得隨意改動。

數據預處理

實驗室可通過 FASTQC[19] 和 MultiQC[20] 等軟件查看測序數據質量、總數據量、堿基質量值(Q20 和 Q30)等,結合測序芯片泳道上生成的簇密度設置質控點(如簇密度是否偏離有效范圍,堿基識別質量值≥Q30 的數據比例是否偏低)判斷本批次數據能否用于后續分析。數據過濾規則可根據實驗室對 mNGS 檢測的敏感性和特異性需求進行調整,建議設置 Q30 堿基數量占比>75%、有效序列長度不小于 50bp、含 N 堿基比例小于 10% 等參數閾值。

過濾宿主序列

為了提高微生物數據的分析時效性,需要去除測序數據中的宿主序列,通常方法是把比對到人類基因組的序列進行過濾。真菌和寄生蟲與人類的基因組序列有一定的同源性,在過濾宿主序列的過程中需要評估運行時間、去除效率與非特異性去除(非人源序列而被錯誤過濾)的序列比例。

物種注釋

物種注釋是病原宏基因組檢測最核心的內容之一,主要是將通過質量控制的非宿主序列與微生物參考數據庫比對,或者經過從頭組裝成 contigs/scaffolds 后再比對到微生物參考數據庫,確定在特定序列相似性閾值(如≥97%)下的物種分類級別。物種注釋的準確性取決于所選注釋工具的敏感性和特異性、算法閾值的合理性、參考數據庫的完整性及其納入微生物基因組的準確性 [12]。目前可用的注釋工具分為三類:

(1)DNA-to-DNA 比對工具;

(2)DNA-to-Protein 比對工具;

(3)基于特征標記基因的比對工具。有研究表明,利用相同的模擬數據集測試不同的宏基因組學分類工具,發現不同的分類工具識別的物種數量可能相差 3 個數量級以上 [21]。在 mNGS 中,DNA-to-DNA 工具往往比 DNA-to-Protein 工具能夠更好地進行物種分類 [22],但 DNA-to-Protein 工具在識別新發和高度可變的基因序列時敏感性更高 [23]。而在以注重物種豐度的微生物組學分析中,則推薦使用基于特征標記基因的比對工具 [24]。

總之,實驗室在選擇物種注釋工具時,應基于檢測的預期用途,從運行速度、準確率、精確率、召回率等維度評估性能 [17]。實驗室可使用近緣物種的基因序列對分析軟件的物種注釋功能進行評估,另外在數據庫或分析算法有變更時,以及定期對本實驗室的 mNGS 物種/基因注釋功能進行評估。

參考數據庫

微生物參考數據庫的選擇顯著影響物種注釋分類的結果 [25,26]?!逗昊蚪M測序病原微生物檢測生物信息學分析規范化管理專家共識》[17] 中對 mNGS 常用微生物數據庫的特征有較為詳細的描述。目前沒有任何一個公共數據庫能夠包含所有的潛在人類病原體的基因組信息(假陰性風險),且數據庫中不可避免地存在一些注釋錯誤或污染的序列(假陽性風險)[27]。因此在構建、使用和管理這類數據庫時需要重點關注以下問題:

(1)充分評估數據庫的全面性以及納入物種在分類學上的代表性。同一微生物,往往具有遺傳差異的不同亞型或株,在選擇基因組時,應該考慮到微生物的遺傳多樣性,盡可能多地納入不同亞型或株的高質量基因組;

(2)無論所選參考基因組的來源如何,實驗室都需要通過重測序或其他技術手段確認其注釋的準確性,序列的完整性,避免納入錯誤注釋、命名錯誤或代表性不足的微生物序列;

(3)病原體(尤其是 RNA 病毒)在自然狀態下是不斷發生變異的,所以需要及時(或定期)對參考數據庫中的基因組信息進行更新及驗證 [28,29],更新的頻率取決于實驗室或臨床的需求,以及序列在公共數據庫中的上傳或更新時間 [28];發生可能影響結果的數據庫修改、替換及更新等活動均需要重新進行評估;建議實驗室每年對微生物數據庫進行審核,必要時隨時進行更新。但是對于使用本地化服務器的實驗室,構建的數據庫大小需要權衡服務器的計算能力以及報告的時效性要求。

讀長歸一化

mNGS 檢測到的微生物常以讀長數作為結果,但它受測序量、標本質量等因素的影響,并且同張芯片不同文庫分配的下機數據量會有波動,所以有必要對讀長進行歸一化處理 [30]。建議將每百萬測序讀長中匹配到某一微生物基因組的特異讀長(reads per million,RPM)作為歸一化指標 [30]。如果希望比較不同微生物在同一文庫中的讀長,則還需考慮微生物基因組大小不同帶來的差異(理論上,在相同條件下,基因組越長,測得的讀長越多),建議通過計算每百萬測序量下每一千個堿基的基因組長度的歸一化讀長來消除這種影響 [28]。需要注意,由于 mNGS 檢測原理不同于 qPCR,RPM 不能作為微生物核酸的定量指標。

版本控制

由于缺乏標準的 mNGS 生物信息學分析方案,各實驗室自建分析流程內部使用的分析軟件與數據庫處在不斷更新、確認及完善的動態過程中。為了保證每批次臨床標本結果的可溯源性及可重復性,實驗室需要明確每一次測試所使用的軟件及數據庫的版本,建議在報告單中體現,至少應包括分析日期、軟件名稱和版本號、對每個組成工具及算法的用戶自定義參數和系統默認值等 [28],可使用版本管理工具如 Conda 完成 [31]。此外,可使用流程管理工具如 Snakemake 和 Nextflow 等對整個工具集進行版本控制。

04
mNGS 的性能確認
Performance confirmation of mNGS
干實驗的性能確認
當生物信息學分析流程建立后,需對其進行性能確認 [16],可以通過三類數據集進行:

(1)臨床標本測序數據集:注釋充分、特征明確的臨床標本測序數據(FASTQ 或其他格式)[32];

(2)計算機模擬測序數據:利用序列模擬軟件模擬生成測序數據集 [16,33],要求既要具有與真實測序數據質量相同/相似的技術參數(文庫片段長度分布、測序模式、測序錯誤類型及頻率、測序質量值、測序深度等)[16,34],也要盡可能對臨床標本的背景成分信息如宿主核酸、微生物和試劑背景核酸等進行模擬;

(3)組合數據集:利用序列模擬軟件定量模擬一種或多種目標病原體的測序數據,然后將模擬序列添加到目標病原體陰性標本的真實測序數據中,形成接近臨床標本的模擬數據集 [16]。

利用上述數據開展性能確認,確定干實驗流程的主要性能指標,包括準確率、精確率、召回率和 F1-Score(即精確度和召回率的調和平均值)等 [28,35]。如果在比對過程中出現寄生蟲的假陽性結果(寄生蟲為真核生物,與宿主序列相似度較高,且部分寄生蟲基因組數據中存在人源序列的污染),需要考慮設置更高的陽性匯報閾值或者對相應寄生蟲的基因組數據進行清洗。常見的寄生蟲匯報閾值為與陰性對照相比 RPM 達到 10 倍以上,基因組數據清洗常采用把目標寄生蟲基因組單獨與人基因組比對并去除高度同源的序列 [36]。

全流程的性能確認
確認 mNGS 濕實驗和干實驗全流程對病原體的檢測能力是否能夠達到臨床預期用途。在全流程性能確認中至少應包括革蘭陽性菌、革蘭陰性菌、分枝桿菌、絲狀真菌、酵母菌、DNA 病毒、RNA 病毒、寄生蟲,同時應關注胞內菌和難破壁的病原微生物。

性能確認參數
可參考《分子診斷檢驗程序性能驗證指南》[37]、《臨床微生物培養、鑒定和藥敏檢測系統的性能驗證》[38]、《病原宏基因組高通量測序性能確認方案》[35] 等,建議實驗室 mNGS 檢測系統應對方法符合率、交叉反應、精密度、準確度、檢出限、抗干擾能力(如針對高人源標本)、穩定性等性能參數進行確認。

樣品盤的制備
樣品盤要包含模擬參考品和已知病原檢測結果的真實臨床標本。樣品盤的設置應嚴格遵循臨床預期用途所涉及的標本類型,所含微生物應有代表性,盡可能覆蓋預期用途中的病原體。標準微生物菌株可以選用 ATCC 或 CMCC 菌株等。應根據不同標本類型來合理地設置模擬參考品中的人源細胞濃度(如支氣管肺泡灌洗液的人源細胞濃度中位數為 105cells/ml)。模擬參考品中應至少包含革蘭陽性菌、革蘭陰性菌、絲狀真菌、酵母菌、分枝桿菌、DNA 病毒、RNA 病毒、寄生蟲共 8 類病原微生物。在制備模擬參考品前,針對所有待投入微生物進行最低檢出限(limit of detection,LoD)研究并確認是否能滿足預期用途中對檢測性能的要求,模擬參考品示例見表 1,D1-1 的微生物投入濃度為 LoD 的 5 倍,可作為弱陽性參考品進行準確度、精密度、穩定性等參數的確認,D1-2 的微生物投入濃度為 LoD 濃度,可作為準確度、精密度、抗干擾能力等參數的確認。

表 1 模擬參考品示例

注:人源細胞濃度 1×10 5 cells/ml

方法符合率
使用已在國家藥品監督管理局備案并批準上市的商品化實時熒光定量 PCR 試劑盒、數字 PCR 試劑盒或臨床金標準(微生物培養鑒定、病理染色等)作為參比方法,必要時可使用一代測序作為參比。選取陰性標本 5 例,陽性標本 5 例。按照標本檢測程序與參比方法平行檢測,計算方法符合率。

交叉反應
選取同屬內近源物種,例如屎腸球菌和糞腸球菌、白念珠菌和熱帶念珠菌、紋帶棒桿菌和白喉棒桿菌等,將其分別按照一定濃度比例進行混合測序,統計近源物種的檢出情況、讀長比例、相對豐度比例與預期是否一致(示例見表 1,D2 參考品)。

精密度
  • 批內精密度:將上述參考品在同一時間內用相同批次試劑完成 3 個全流程重復,分析批次內結果重復性。
  • 批間精密度:用不同批次的試劑分別將上述參考品在 3 個工作日內完成各 3 個全流程重復,分析批次間重復性。
  • 可接受標準:對陽性標本,分析結果是指通過生信流程得到的檢出病原中包括該參考品中的病原體,則記為正確結果,否則為錯誤結果。結果一致的實驗數占全部實驗數比例高于 95%,判斷為可接受。
準確度
采用參考品(模擬參考品)和真實臨床標本進行比對。在真實臨床標本選擇上,應綜合病原體分離培養、患者的影像學檢查結果、基于宿主反應的檢測結果以及靶向治療后患者的臨床表現等綜合評價。

  • 樣本選擇:全流程檢測不少于 20 例標本,包括 6 例陽性參考品(每例模擬混合參考品包含不少于 4 種微生物),14 例臨床標本(不少于 10 例培養陽性)。分析檢測結果與已知參考品的內含微生物以及臨床綜合判斷結果是否一致,對于結果不一致的使用 qPCR 或者送至另一穩定運行的 mNGS 實驗室進行差異檢驗。
  • 可接受標準:20 例標本中物種準確性≥90%,則驗證通過。對于臨床標本,金標準方法和結合臨床信息綜合判定的病原體在 mNGS 檢測結果列表之中可判定為符合。
檢出限
mNGS 的檢出限受宿主細胞濃度、核酸提取效率、病原體種類等多種因素影響,建議以待測標本類型中宿主細胞的中位數濃度對病原體檢出限進行評估,以 95% 的重復均能檢測到某一病原體的最低濃度為檢出限。

  • 濃度選擇:使用陽性參考品梯度稀釋至擬定的檢出限濃度,可重復測定 5 次或在不同批內對該濃度標本進行 20 次重復測定(如測定 5d,每天測定 4 份標本)。可根據情況選用稀釋液或陰性標本,該稀釋液不得含有被驗證的目標病原體。
  • 判斷標準:如果是 5 次重復檢測,必須全部檢出靶核酸;如果是 20 次檢測,必須檢出至少 19 次(95% 檢出率)靶核酸。
穩定性
  • 實驗過程:將投入 5~10 倍 LoD 病原體的臨床模擬標本,在 4℃、-20℃冰箱分別保存 1、4、7d,在-80℃冰箱分別凍融 1 和 2 次,評估對檢測結果的影響。
  • 可接受標準:所有重復均檢出目標病原體。
抗干擾性
在投入 3~5 倍 LoD 病原體的臨床模擬標本中分別額外加入更高濃度(比如 106cells/ml、107cells/ml)的宿主細胞,每份標本重復 2~3 次,以弱陽性參考品無法檢出時的內參 RPM 值作為閾值。當進行臨床報告解讀時,若內參 RPM 低于閾值,需警惕假陰性。

05
臨床診斷性能評價
Clinical diagnostic performance evaluation
在完成 mNGS 的分析性能確認后,需要使用真實標本進行臨床檢測效能評估 [39]。臨床有效性包含敏感性和特異性。敏感性是指參考方法檢測結果為陽性的標本中,mNGS 得到相同陽性結果的比例 [40]。敏感性低則意味著會出現較多漏檢(假陰性)。特異性指參考方法檢測結果為陰性的標本中,mNGS 得到相同陰性結果的比例,特異性低則意味著會出現較多假陽性結果。參考方法包含微生物培養、病理檢測、免疫學檢測、PCR、一代測序等。

臨床檢測性能評價主要采用觀察性研究。觀察性研究中通過評價 mNGS 檢測結果與臨床其他參考方法結果的一致性,確認敏感性和特異性。研究應遵循《世界醫學大會赫爾辛基宣言》的倫理準則和國家涉及人的生物醫學研究倫理的相關要求,應當經倫理委員會審查并同意。標本量與預期用途、評價指標等多種因素相關。標本量估算通常是基于統計學要求的最低標本量估計 [41]。值得注意的是,在評價某些罕見的病原體,陽性病例的數量有限,可以引用文獻報道的臨床敏感性和特異性作為理論支撐 [42]。實驗室可采用 “代表性病原體” 進行臨床診斷性能評價 [43,44,45],比如根據臨床預期用途選擇不同類型的常見的病原體 [43],以期為同類病原體提供參考和借鑒。近年來已發表數篇基于腦脊液、呼吸道標本、血漿等標本類型的 mNGS 檢測流程和臨床性能確認的研究可供實驗方案參考 [16,25,36,46,47]。

06
mNGS 的質量管理
Quality management of mNGS
mNGS 質量管理的目的是規范分析前、分析中和分析后三個階段質量控制,確保 mNGS 檢測報告的質量。

分析前質量控制
分析前質量控制涉及標本采集和送檢流程,標本前處理流程,試劑耗材的批次、分裝、儲存時間以及設備的維護等環節,需對上述環節設置質控點進行監控?;诖?,應建立標本采集與送檢流程以明確標本選擇、采集時機和方式、容器/耗材、標本量、送檢單填寫規則、運送保存條件、拒收標準等,以減少環境和人體定植微生物或其核酸污染,同時考慮標本保存運輸的穩定性 [6];應建立臨床標本的標準化前處理程序,對標本性狀(比如澄清、黏稠、帶血、漏液等)和運輸容器/時長/溫度等建立明確的接收和拒收標準;應建立試劑、耗材的批次、分裝、儲存時間以及設備的維護等流程質控標準,以保障關鍵試劑(比如片段化酶、連接酶、聚合酶等)和關鍵設備(比如核酸提取儀、PCR 儀、建庫儀、測序儀等)的穩定性和有效性。

分析中質量控制
分析中質量控制涉及核酸提取、文庫建立、測序生信分析等眾多環節。涉及的質控點包括:核酸濃度、純度、完整性等;建庫前核酸投入量下限與上限、文庫核酸濃度、純度、片段大小分布;文庫有效數據量、Q30 值、接頭比例、內參序列(人工合成雙鏈 DNA 序列或使用噬菌體,與待測病原體基因組沒有同源性)的檢出等。需要建立:核酸提取的質控標準;文庫質控標準;測序數據質控標準 [48];明確室內質控(陰性、陽性質控品)的在控和失控標準,每次測序需要包括陰性和陽性質控品。質控品作為患者標本的類似物或替代品,完全按照真實標本的檢測流程進行操作。不建議用純水或磷酸鹽緩沖液等不含人源細胞/核酸的標本作為陰性對照,因為此類低核酸濃度標本會造成建庫失敗或背景微生物序列的過度放大而影響其作為背景監測和陽性判斷閾值參考的作用。可以根據待測標本類型的人源細胞/核酸濃度的分布和中位數設置陰性對照標本的人源含量。陽性質控品可以根據分析性能確認的數據,在人源細胞基質(可與陰性對照標本濃度保持一致)中投入 3~5 倍 LoD(弱陽性)的不同類型的滅活微生物來制備 [16],不建議使用質粒作為陽性質控品。

分析后質量控制
分析后質控涉及報告周轉時間、陽性率/陰性率、室內質控失敗率、報告修改率、與臨床診斷的一致率、復測率、取消測試數等數據的記錄、統計和分析,對異常記錄提供糾正措施以不斷改進和優化流程,并審查所有與檢測相關的文檔 [49]。此外,各實驗室應定期進行室間質評或能力驗證,在檢測流程有重大調整,或更換核心試劑耗材時需要再次進行性能確認。國家衛生健康委臨床檢驗中心已開展多次 mNGS 室間質評預研,建議實驗室積極參加此類質量評價活動,發現結果不符應立即查找原因,及時整改。

07
mNGS 推薦使用的人群、時機和疾病
Recommended population, timing, and disease for mNGS use
mNGS 推薦使用的人群
重癥感染患者尤其是重要臟器衰竭,甚至多器官功能衰竭患者。常規檢測的同時,或在常規檢測未得到病原學證據時獲取符合檢測要求的合格標本進行 mNGS 檢測 [14,36,50,51,52,53,54,55];高度疑似復雜感染,病原學診斷未明確且常規抗感染治療無效患者,建議進一步完善常規病原學檢測的同時開展 mNGS 檢測 [43,56];慢性感染,慢性疾病難以除外感染,抗感染療效不佳需要明確病因患者,在完善常規檢測的基礎上開展 mNGS 檢測 [57];免疫缺陷患者感染,因為易發生機會致病菌感染和混合感染,而且感染病原體復雜多樣 [58],考慮應用常規技術檢測的同時,或在其基礎上開展 mNGS 檢測;不明原因發熱患者,考慮感染或不除外感染,規范性經驗抗感染治療無效,考慮應用常規技術檢測的同時,或在其基礎上開展 mNGS 檢測。

mNGS 推薦使用的時機
  • 盡早使用:危急重癥感染或局部感染不及時處理則后果嚴重,恐危及生命時,應在常規病原檢測基礎上,盡早使用 mNGS 檢測輔助明確病原體 [43,59];特殊病原體感染,存在群體性感染事件風險,應在開展常規快速檢測的同時,盡早使用 mNGS 檢測輔助明確病原體。
  • 在治療過程中使用:高度疑似感染性疾病,但傳統微生物檢測反復陰性且治療效果不佳時,考慮在完善常規病原學檢測的同時或在其基礎上開展 mNGS 檢測;傳統病原學檢測的結果不能解釋臨床表現的全貌或/和抗感染治療的反應,懷疑同時存在其他病原感染時,考慮在進一步完善更多病原學檢測的同時或在其基礎上開展 mNGS 檢測;特殊患者如免疫抑制、器官移植術后、反復住院、合并基礎疾病,疑似繼發感染、新發感染時,考慮常規病原學檢測的同時或在其基礎上開展 mNGS 檢測 [60,61]。
  • 擇期使用:表現為慢性或局部感染,或慢性疾病不除外感染,在嘗試常規病原學檢查未能明確致病源或/和規范性經驗抗感染治療無效時,建議在進一步完善常規病原學檢測的基礎上,與患者充分溝通后擇期使用 mNGS 檢測輔助明確病原體 [51]。
08
mNGS 標本的選擇及采集
Selection and Collection of mNGS Specimens
mNGS 檢測可對標本中所有核酸進行檢測,不同標本中人源核酸含量不盡相同,人源核酸含量越多,對結果的干擾越大 [62]。目前臨床對 mNGS 檢測的要求認識不充分,標本的選擇、采集和運送缺乏統一的規范和要求。

mNGS 檢測技術幾乎適用于所有類型的臨床標本,標本的選擇須結合患者情況、流行病學、病原體特性、受累器官及感染部位等狀況綜合考慮。懷疑高致病性、新發或突發傳染病原微生物時,標本運送須經相關部門批準,嚴格按照《人間傳染的病原微生物目錄》[63] 的危害程度分類及國際民用航空組織《危險品航空安全運輸技術細則》[64] 的分類包裝及轉運要求運輸標本,如通過其他交通工具運輸也應參照以上述標準 [65]。臨床常見標本的選擇見表 2。

表 2 mNGS 檢測的臨床標本類型

從無菌部位采集標本,應嚴格執行無菌操作,避免污染。從有菌部位采集標本,應采取相應防污染措施,避免定植或污染菌對結果的干擾。標本采集后應使用無菌、無核酸污染、帶蓋的專用容器,采集后封口膜密封,識別碼標記,及時(建議 2h 內)送檢。臨床在送檢時盡可能提供詳細的臨床信息(如患者流行病學史、感染癥狀體征、疑似感染灶、疑似病原體、影像學/病理學證據等)供實驗室人員綜合參考以便于測序數據的正確解讀。標本運輸過程中須防污染、防震蕩,使用冷鏈系統轉運。

09
報告解讀
Report Interpretation
mNGS 檢出法定傳染病及烈性傳染病病原的處置
傳染病病原名單建議

法定傳染病病原體:包括《傳染病防治法》規定的各類傳染病病原體。病原體種類應根據國家相關法律法規的修正進行及時調整。其他烈性傳染病病原體:建議參考《人間傳染的病原微生物目錄》中對高致病性病原體的相關定義。

復核驗證流程

建議根據國家規定和驗證需求將標本在有資質的實驗室內進行分離培養、特異基因片段檢測、特異性抗原抗體檢測等方法復核。如沒有剩余標本,應在做好生物安全防護的情況下進行臨床重新采樣,應用傳染病診斷標準中規定的實驗室診斷技術進行病原檢測,基于病原檢測結果,結合臨床癥狀、流行病學史,依據現行傳染病診斷標準進行診斷。

傳染病病原體處置建議

如患者被診斷為傳染病的,按照《傳染病防治法》等法律法規規定的流程上報疾控部門,并且對患者、標本等進行規范的處置。應按要求將剩余標本或重新采集標本送上級部門進行確認,并上報患者情況,同時做好必要的患者隔離措施和相關治療工作。

疑似新發病原體處置建議

若檢出疑似新發病原體,應立即組織專家開展研判,尤其當疑似新病原體的序列與已知的烈性或者高傳染性病原體序列相似,或者短時間內從≥2 例流行病學相關患者中檢出疑似新病原體時,應立即上報有關部門。

報告解讀的邏輯
病原體物種解讀

檢出法定傳染病及烈性傳染病病原,尤其是當檢出甲類傳染?。ㄊ笠?、霍亂)以及部分傳染性較強、危害較大的乙類傳染?。ㄈ鐐魅拘苑堑湫头窝?、脊髓灰質炎、人類高致病性禽流感、炭疽等)病原體,應立即對下機數據的質量,特別是比對到烈性傳染病的特異性序列的準確性、讀長數、基因組覆蓋度等數據進行嚴格核實,確認可排除背景核酸污染以及特異性序列比對無誤的前提下,同時啟動標本復核程序。當從標本中檢出明確可導致感染且能排除污染、定植微生物和背景核酸時,應報告高度懷疑該病原菌為引起感染的病原菌?;颊邿o菌部位標本如血液和腦脊液標本中檢出可疑病原菌,在無其他感染病原證據且能排除污染、定植微生物和背景核酸時,應報告為可疑致病微生物。從開放性腔道如呼吸道或可能存在皮膚定植菌污染部位的標本中檢出條件致病微生物時應結合序列數、文庫濃度、患者臨床病史信息、感染相關指標,會同多學科專家進行討論明確是否為責任病原體。報告單中應至少包含檢出的病原微生物種屬名稱、唯一比對的讀長數、相對豐度和室內質控數據,以及對術語、技術參數和病原微生物的注釋。mNGS 報告中的病原體物種名稱應標注標準的中英文名稱,部分可參考的網站包括細菌網站 https://lpsn.dsmz.de/和真菌網站 https://www.mycobank.org 等。

耐藥/毒力基因解讀

通過耐藥/毒力基因預測病原菌對抗菌藥物的敏感性以及病原體的致病力,可為臨床的抗感染治療提供參考依據。但需要注意的是,不是所有的耐藥/毒力基因存在即表達,可能存在基因型和表型不一致的情況;部分導致耐藥/致病的機制尚無法通過檢測基因來明確;目前對于耐藥/毒力基因的物種歸屬分析技術尚未完善。因此,應謹慎開展以耐藥/毒力基因來預測病原微生物耐藥性和致病力。對于實驗室可開展常規藥敏試驗檢測病原菌對抗菌藥物敏感性結果的藥物,不宜以耐藥基因結果進行預測,應以表型法藥敏試驗結果為準。

10
LDT 項目備案與管理
LDT project filing and management
目前,mNGS 的國內 LDT 模式還未形成系統性的管理規范,在具體的檢測技術層面上存在標準化程度低、檢測結果差異大、質量控制體系不完善等問題。2021 年 6 月發布的《醫療器械監督管理條例》第五十三條為 LDT 模式的合規化開展提供了法理依據,在實操層面,國家重點支持推進 LDT,2023 年 1 月國家藥監管理部門及衛生主管部門聯合印發關于 LDT 試點工作的通知,對于自行研制使用體外診斷試劑的試點醫院資質、試劑制備要求、質量管理等重點方面作出了相應的監管要求,建議符合條件開展 LDT 項目的醫療機構,密切關注立法及監管最新動態,按相關法規進行申報、備案和管理。

執筆人:

楊啟文(中國醫學科學院北京協和醫院檢驗科);馬筱玲(中國科學技術大學附屬第一醫院檢驗科);張建中(中國疾病預防控制中心傳染病預防控制所);李軼(河南省人民醫院檢驗科);吳文娟(上海市東方醫院檢驗科);楊繼勇(解放軍總醫院檢驗科);韓東升(浙江大學醫學院附屬第一醫院檢驗科);李家斌(安徽醫科大第一附屬醫院感染科);羅燕萍(解放軍總醫院檢驗科);周華(浙江大學醫學院附屬第一醫院呼吸科);谷麗(首都醫科大學附屬北京朝陽醫院感染科);張西京(空軍軍醫大學西京醫院重癥醫學科);李敏(上海交通大學醫學院附屬仁濟醫院檢驗科);單斌(昆明醫科大學附屬第一醫院檢驗科);胡付品(復旦大學附屬華山醫院抗生素研究所);劉正?。ㄖ袊t學科學院北京協和醫院感染科);周海?。ㄖ袊膊☆A防控制中心傳染病預防控制所)

主要審稿專家(按姓氏首字母順序排列):

陳德昌(上海交通大學醫學院附屬瑞金醫院重癥醫學科);馮四洲(中國醫學科學院血液病醫院血液科);顧兵(廣東省人民醫院檢驗科);胡繼紅(國家衛生健康委員會臨床檢驗中心);劉曉琳(國家衛生健康委員會合理用藥專家委員會);孫自鏞(華中科技大學附屬同濟醫院檢驗科);施毅(南京大學醫學院附屬金陵醫院呼吸科);王明貴(復旦大學附屬華山醫院抗生素研究所);王佳偉(首都醫科大學附屬北京同仁醫院神經內科);徐英春(中國醫學科學院北京協和醫院檢驗科);肖永紅(浙江大學醫學院附屬第一醫院感染科);俞云松(浙江省人民醫院感染科);張耀華(中國藥師協會);鄭磊(南方醫科大學南方醫院檢驗科);鄭波(北京大學第一醫院感染科);卓超(廣州醫科大學附屬第一醫院感染科);周鐵麗(溫州醫科大學附屬第一醫院檢驗科)

參考文獻:略

中國首部 NGS 自動化與常規化專家共識發布,杰毅生物參與起草

近日,《中國生物醫學工程學報》刊登了由康熙雄教授領銜,29 位產學研專家成員參與編寫的《臨床下一代測序的自動化與常規化專家共識》。這是我國在臨床 NGS 自動化領域首個專家共識,杰毅生物作為產業代表參與共識編寫。

為了更好地加速 NGS 技術在臨床中的應用,進一步擴大應用范圍,本共識從技術、流程及產品角度著重探討臨床 NGS 常規化與自動化的建設路徑, 包括如下要點(文末附共識原文鏈接,歡迎查看):

1 .規范化采樣

所指樣本包括體液(血液、痰液和胸腹水等)、組織(腫瘤組織,病原組織等)和表皮拭子。規范化采樣包括:1)根據采樣方式分為自動化采樣和人工采樣;2)依據采樣地點分為院內采樣和院外采樣(居家和社會 s 采樣點等)。
共識 1
規范化采樣是臨床 NGS 常規化的基礎,實現自動化采樣是重點,是持續降低采樣時間和成本并提高用戶體驗的手段。目前,居家自采樣僅適用于表皮拭子和唾液采集;院內采樣建議培訓專們的醫生、護士或遺傳咨詢師進行樣本的規范采集、保存轉運以及人類遺傳資源的合規管理等操作。

2.自動化核酸提取純化和建庫

核酸提取純化和建庫是臨床基因檢測流程中自動化較為成熟的環節之一。自動化核酸提取純化和建庫一體化設備將成為主流,在病原體 mNGS 建庫方面,杰毅生物的 NGSmaster?系統具有代表性。
共識 2
目前核酸提取純化和建庫的自動化程度已相對較高,未來需進一步提高其便捷度和降低操作周期,以及進一步提高在質檢、雜交和洗脫試劑及耗材準備等方面的自動化水平,提高一體化程度并拓展適用范圍,進一步將臨床基因檢測各環節有機整合。?同時,還需要在不同建庫流程間構建一致性評判標準。Master2

杰毅生物 NGSmaster?全自動一站式建庫儀

3.更靈活的基因測序系統

NGS 發展十余年以來,自動化和集成化的程度不斷提高,未來自動化程度的進一步提升有賴于有機整合核酸提取、純化和建庫等相關流程,并減少自動化和集成化系統中冗余體積和死體積帶來的成本浪費。
共識 3
臨床 NGS 應用實現常規化,亟需更靈活的基因測序系統,包括靈活的通量、更低的起始量、更短的檢測周期以及不同工作流程模塊的集成。同時,測序儀與自動化核酸提取純化和建庫設備的有機整合是未來臨床 NGS 常規化的趨勢和必備的硬件基礎設施

4.生物信息分析自動化及參考數據庫建設

實現臨床生物信息處理的自動化,應逐步考慮實現對疾病信息、檢測對象和檢測試劑盒進行分類、分級和分層。在大力推動生物信息分析自動化及其云平臺化的同時,也要注重保護數據的安全性、真實性和有效性。
共識 4
生物信息分析自動化需建立不同樣本類型及分析場景的規范及標準,并擴展分析工具對不同數據類型的兼容,形成即可獨立分析的管道,又可組裝至自動化系統的分析流程;此外,需建立普遍適用且可定期更新的參考數據庫并建立版本控制。?在對大規模數據分析時,需配備對應的網絡傳輸工具以及數據管理架構,形成有效的協作空間。

5.臨床 NGS 數據解讀和遺傳咨詢常規化

臨床 NGS 的數據解讀是生物信息工程師與醫生和患者之間的橋梁,是向患者就特定疾病的病因、遺傳方式、診斷、治療、預后、復發風險和后代生育健康等問題給予答復的服務,是向咨詢者提供做決定所需的關鍵信息。
共識 5
臨床 NGS 檢測前/檢測后的遺傳咨詢是有效利用 NGS 數據并服務患者的必要環節。我國需要盡快健全遺傳咨詢師的培養、培訓和認證體系,將臨床 NGS 納入醫院信息系統,鼓勵醫院設置遺傳咨詢師崗位,發揮遺傳咨詢師在科室團隊中的作用。同時,促進遺傳咨詢遠程會診平臺的建設,推動開發權威的標準化在線決策支持平臺,加強報告解讀過程的自動化。對于部分無需深度遺傳咨詢的疾病檢測,可建立自動化報告系統產品來輔助醫生提高效率。

6.整合臨床 NGS 結果和表型信息至醫療信息化系統

臨床 NGS 結果是患者的個人信息,也是群體公共衛生的參考信息,將臨床 NGS 結果、患者表型信息(基于人體表型本體數據庫)與醫院信息系統(HIS)、電子健康記錄 (EHR) 等進行結構化整合,未來,進一步將臨床診療數據、病理數據、檢驗數據、分子檢測數據、表型數據和隨訪數據有機融合,可充分地利用醫療大數據進行基礎研究和臨床診療,讓患者享受大數據時代帶來的巨大獲益,有助于遺傳咨詢體系的完善和個人醫療數據的保存,為患者及家屬提供更為全面的個體化診療支持和遺傳信息。
共識 6
將臨床 NGS 報告通過數字化平臺分發,可提高診療協作效率,有利于數據報告的迭代優化,未來可輔以數據可視化及數據管理等功能;將臨床 NGS 結果與 HIS 、EHR 有機融合,提高診斷效率,提高臨床科研便捷性,有助于遺傳咨詢體系的完善和個人及群體遺傳資源的保護,從長遠角度將更有利于推動建立真正的數字化醫療健康基礎設施。

7.LDT 和 IVD 并存發展

IVD 的顯著特點是產品標準化及配備規范化,在不同醫院之間對檢測結果的一致性容易判定。由于近千萬元級別的研發成本和較長研發周期的壓力,IVD 方式更適合于中大規模的 NGS 技術轉化及臨床應用。LDT 雖然開發過程更為靈活,但相比 IVD 項目申報需要更長時間和更多資源,如在政策指南的規范下,LDT 可以迅速將科學成果轉化成臨床應用。

共識 7
IVD 和 LDT 是未來臨床 NGS 服務并存的兩種方式,建議出臺政策鼓勵和加速不同病種的 IVD 產品研發;建議加速出臺促進 LDT 的政策、規范及行業指南,鼓勵基于 NGS 的創新應用,推動更多有效的 NGS 技術普及臨床,服務大眾。

8.降低和分攤 NGS 成本,加速進入醫保

除技術優化外,建議將新型分子靶向藥物的開發與臨床 NGS 相結合,這將有效擴大臨床 NGS 應用的患者數量,形成成本分攤,患者和醫保的壓力降低的有利局面。?除醫保外,還建議將 NGS 技術相關臨床檢測納入商業保險范疇或者開放商業保險與 NGS 的產品合作,共同解決存在的壁壘,如對重疾險患者的疾病風險評估、住院患者商業保險報銷界定等,可有效分擔醫保壓力。
共識 8
降低成本是關鍵。建議通過提升測序技術和優化檢測流程實現降低 NGS 的應用成本;與此同時,促進 NGS 進入醫保,以及推動社保和商業保險參與,鼓勵新藥研發與臨床診療結合,拓展分攤 NGS 成本的途徑。

9.加強醫患培訓和 NGS 科普教育

NGS 作為新興技術,對于醫患均有一定的認知難度。因此,需要通過加強臨床醫生和醫生助理的系列性專業培訓,有效提高其對先進產品的認識理解和鑒別能力,有效提高臨床 NGS 技術的利用效率。?建議通過制定相關行業標準和專家共識,為臨床合理選擇 NGS 技術及產品提供可靠且權威的依據。
共識 9
加強宣教是基礎。推進臨床 NGS 的常規化,應將加強開展專業技術人員培訓以及對患者及家屬進行科普教育作為基礎。同時,加強相關人員對臨床 NGS 結果和規范的理解和使用,這有助于緩解當前專業人員極度匱乏的現狀。

10.建立數據安全管理和利用的規范

建議在數據安全和隱私保護的基礎上建立對數據進行合規利用的途徑,當然其核心還是應落在建立相關操作規范和加強應用試點,并在技術層面建立數據轉化的系統及平臺,在宏觀層面建立數據應用渠道的指導和監管。
共識 10
加強保護促進利用。加強人類遺傳資源的管理是保障臨床 NGS 數據安全及合規利用的基礎,需為此建立數據合規轉化的系統及平臺,并加以規范和試點。使相關人群的重要且敏感的基因信息以及臨床診療信息得以體系化管理和保護;與此同時,臨床 NGS 數據有效且合規地利用對于科技突破、產業發展和臨床服務具有戰略價值。

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