王牌“神探”，寻找感染真相

基因检测在武汉金银潭医院中用于检测重症患者的感染病原。

感染性疾病可累及人体各系统，比如呼吸系统、神经系统等，对于病情危重需要尽快明确病原体，同时传统微生物检测技术反复阴性且治疗效果不佳的病人，mNGS技术成了医生手中的王牌。

尽快找到感染疾病的原因，不但可以挽救生命，减轻患者痛苦，也能降低总体疾病负担。

医疗机构自建实验室进行mNGS检测或许是未来的发展方向。

虽然mNGS技术出现并应用只是近几年的事，但毫无疑问，它正在深刻改变当下的诊疗现状。

记者｜周洁

这是黄洋（化名）第9次住院了，之前的7个月，他前前后后住了8次院，每次出院几周，他准得再次回医院报到，因为又发烧了。医生也无法确定究竟是什么原因导致黄洋的发烧，只告诉他，他肺部有感染。

如此“规律住院”让黄洋的工作和生活都受到了极大影响，为了根治自己的“怪病”，他到复旦大学附属中山医院感染病科向科主任胡必杰教授求助。

通过胸部CT、实验室检查和过往治疗史，胡必杰主任首先排除了结核菌感染，但常规检查始终找不到致病的病原体，他凭经验按照非结核分枝杆菌感染给黄洋开了一些抗菌药，一个多礼拜后，黄洋出院了。可是没多久，黄洋发着烧又回来了。

胡必杰教授建议黄洋接受宏基因组测序技术（mNGS），这一次，有新的发现——诺卡氏菌。

“这个发现真是意料之外，但却在情理之中。抗菌药治疗对这个病人是有效果的，但常规的细菌培养却没有结果，这正是诺卡氏菌的特点。治疗这个病，抗菌药疗程要用足3个月，否则很容易复发，这也解释了病人为何多次治疗多次住院又反复发烧的现象。”搞清楚病原体后，知道自己的“敌人”是谁，“杀敌”事半功倍，按疗程用药后，黄洋的病彻底痊愈，再也不用时不时住院了。

这是胡必杰教授5年前刚刚接触mNGS时遇到的一个病人，应该说，这个病人很幸运，赶上了新技术的推广和应用，又有经验丰富的感染科医生保驾护航。而病人的诊断过程，令胡必杰教授也大受启发：mNGS确实能够在很大程度上解决疑难病原体的诊断问题。

一个明确的诊断，对于疾病治疗的重要性，不言而喻。

《新民周刊》记者采访多名感染科权威专家后发现，虽然mNGS技术出现并应用只是近几年的事，但毫无疑问，它正在深刻改变当下的诊疗现状。除了疾病诊断本身，mNGS技术在推动精准治疗、控制抗菌药滥用、减轻疾病负担等方面，也有着值得期待的表现。

迷雾追踪，感染科医生的日常

一天中午，秦老伯（化名）买了一条鱼，回家杀鱼时，手被鱼身刺破，“小伤而已”，秦老伯没怎么重视，用创可贴把伤口包起来。

然而，仅仅一个下午的时间，秦老伯整只手发起了水泡，开始发烧，精神状态也很差。因为发热，他被家人先送到医院发热门诊，在当地医院辗转了几个科室后，才被送到广州医科大学附一院急诊，急诊医生接诊后非常重视并高度怀疑是“创伤弧菌”感染，这种菌以毒力强、感染死亡率高著称，必须尽快治疗。

时间在一分一秒过去，但致病菌尚不能确认，急诊主任想通过截肢避免病原体进一步攻击秦老伯的其他器官，引发脏器衰竭。

会诊时，广州医科大学附一院感染科主任卓超教授提出了不同意见，他认为，“创伤弧菌”在海鱼身上比较常见，但秦老伯那天处理的是淡水鱼；另一点，“创伤弧菌”毒性强，48小时内没有得到及时治疗就会危及生命，这个病人送来时距离被鱼划上已经30个小时了，虽然病程进展很快，但未必是“创伤弧菌”。“截肢对个人生活的影响是终身的，做手术容易，但一刀下去，手再也长不回来了，因此但凡有一线可能，在保证生命安全的前提下，我们也要去为病人争取。”卓超主任说。

于是，确定病原体成为当务之急。如何又准又快地找出致病元凶？卓超想到了mNGS，当天下午5点，病人标本被送去检测，第二天凌晨3点，结果就出来了，如卓超所料，病人感染的是淡水鱼中常见的一种细菌——“维氏气单胞菌”，虽然毒性也大，但不及“创伤弧菌”致命。

这个结果为患者的保手治疗争取了时间，治疗对症后，患者的高热也终于控制下来，虽然两周后病人还是因为前期处理失当导致手臂血管堵死，不得不截肢，但卓超已经拼尽全力，问心无愧。

很多人可能不理解，感染性疾病的诊治，很多时候是盲人摸象式的治疗。要知道，致病的微生物有细菌、病毒、真菌、支原体、衣原体、寄生虫等，感染后引起的症候可能很相似，但治疗这些病原体的药物各不相同。

细菌是临床上患者发病最主要原因，可是细菌还分为阴性菌、阳性菌、厌氧菌等，不同的细菌往往需要不同的抗菌药，甚至一些细菌还会产生耐药性。囿于检测技术等的不足，医生很可能找不到病人感染的具体原因，只能依靠经验给予治疗，这对感染科医生的能力无疑提出了更高的要求。

“一些疾病进展很快，传统的检测方法一时半刻得不到结果，这导致临床初始治疗可能有一些盲目性，这种盲目性带来的最直观的后果就是初始治疗药物没对路，病情可能迅速恶化，病人预后变差、住院的时间增加、整体医疗花费都会更高。”卓超说。

复旦大学附属华山医院抗生素研究所所长王明贵对此深有同感：“很多时候知道这个患者是细菌感染，但培养不出致病菌，临床医生拿不到证据，靠经验治疗就难免存在盲目性。”他补充道：“在三甲医院中，细菌性感染疾病的诊疗大约2/3都是靠经验，搞不清楚什么致病菌的情况下，很多医生倾向于选择广谱抗菌药，很多广谱抗菌药不但价格昂贵，还有多种副作用，也容易造成抗菌药滥用，导致耐药问题。”

王明贵不由感叹，感染性疾病的诊断，最大的问题就是病原诊断率太低。

层层迷雾中追踪真正的致病元凶，这是感染科医生的日常。

大家都知道早期诊断是防控感染性疾病的关键，但真正做到并不容易。为了找到致病元凶，医生往往会在第一时间采集患者的血液、痰液或尿液等进行培养，但是这个方法有个很大的缺点，就是慢，而且不一定有阳性培养结果。

王明贵向《新民周刊》解释：“假如患者在检测前使用广谱抗菌药，细菌将一定程度上受到抑制，极可能影响培养阳性率；第二个是传统病原微生物检测本身就存在局限；最后就是每个医疗机构检测水平的差异，微生物室的软件硬件、人员配备，实验室仪器设备等都会影响病原诊断结果。”

这些年，全球医疗界都在致力于感染病原学诊断水平的提高，而mNGS技术的出现，无疑是病原微生物检测领域的颠覆式创新。

传统的方法如细菌/真菌检测以培养为主，阳性率低，且耗时长，需要两三天才能出结果。而mNGS是高通量测序，可以同时测定几百万甚至上亿条DNA或RNA序列，灵敏度高，24小时或者更短时间就可完成检测。对于新发病原体，mNGS更是优势显著。

2020年的新冠肺炎疫情中，我国科学家花了仅仅6天就完成了新冠病毒的测序工作，使用的正是mNGS技术。这和2003年SARS病毒的鉴定花了5个多月相比，无疑是一个巨大的进步，也让mNGS一战成名。

王明贵给记者打了一个通俗易懂的比方：“如果说病原微生物是河里面的一条鱼，那么传统的微生物培养就相当于钓鱼，得一条一条地钓，效率比较低；mNGS相当于是撒网，大鱼小鱼都能一起捞上来，效率高。”不过王明贵也指出，这些鱼中，真正要紧的只有一条或者几条，如何分辨网中鱼的属性，也非常重要。“检测数据的分析和解读水平，同样是这一技术应用的重点。”

锁定真“凶”，新技术变身医生王牌

据WHO统计，在全球，感染性疾病导致患者死亡占全部死因的25%以上。感染性疾病可累及人体各系统，比如呼吸系统、神经系统等，对于病情危重需要尽快明确病原体，同时传统微生物检测技术反复阴性且治疗效果不佳的病人，mNGS技术成了医生手中的王牌。

浙江大学医学院附属邵逸夫医院俞云松在接受《新民周刊》采访时回忆，不久前，他接诊了一名脑膜炎患者，第一时间给病人安排了脑脊液样本的mNGS检测，“脑膜炎的致病原因很多，不同病原所致的脑膜炎临床表现上不少病例比较类似，脑膜炎的病原诊断率一直比较低。如果是通过传统的细菌学培养，阳性率不到10%，在没有获得有效的病原学证据前，医生通常会用广谱抗菌药先行治疗。这又在某种程度上导致了抗菌药的过度使用，因此临床上一直在寻找更好的病原体诊断技术”。

mNGS技术出现后，为临床医生的诊断提供了新的技术手段，这个病人的检测结果出来后，医生很快确定这是极少见的庚型肝炎病毒引发的脑膜炎。知道了发病原因，治疗迎刃而解。“即便是非感染性的脑膜炎症，mNGS检测也可以作为辅助诊断手段之一，检测结果阴性，可以帮助医生确定诊断方向。”在俞云松看来，对于感染性疾病来说，精准治疗无论对改善预后还是减少病原体耐药都是非常重要的。

俞云松还提到了mNGS在脓毒症病原诊断上的价值：“脓毒症病人通过既往的普通培养方法，我们拿到病原体的机会最多不超过20%。但结合这些新分子诊断技术，确诊率可提高到40%—50%，明显提高了病原诊断率。”

据重症专家的研究数据，我国每年脓毒症患者约568万，根据病情的严重程度，病死率可达28%—50%。而改善预后的关键措施之一就是及时有效的抗菌药物，强调应该在发病后1小时内给患者用上有效的抗菌药物。因此，俞云松希望未来mNGS技术更准、更快、更方便。

此外，他所在的团队还和其他研究单位联合开展了mNGS在肺炎病原诊断率方面的研究，研究结果已经在“Journal of Infection”上公开发表。该研究发现，mNGS检测到的微生物序列数受标本中微生物和人源细胞DNA含量双重影响，而去人源核酸会同时造成某些微生物序列数上升，某些微生物序列数下降，因此不建议对所有标本无差别应用。

目前，在去人员核酸检测技术领域，已经有Q-mNGS技术，它实现了人源和病原体核酸的相对定量检测，可溯源样本中病原及人源核酸的真实比例，实现真/假阴性的区分和治疗效果的监测。

其实，回溯mNGS最初的应用，就是为了解决临床上的疑难杂症。

随着mNGS技术的发展，临床发现，对于特殊病人，比如早期肿瘤患者、免疫抑制宿主等，mNGS技术也有突出效果。

一名50多岁的男性病人，胸部CT显示肺部有渗出病灶，同时病人有发热、咳嗽、咳痰等症状，当地医院抗菌治疗后效果不佳，转到复旦大学附属华山医院抗生素研究所进一步治疗。“按道理说，社区获得性肺炎（没有住过医院，在医院之外得的肺炎）病原菌比较简单，但这个病人抗菌药换了好几轮了，热度还没下来，所以我考虑他有肿瘤的可能性。”王明贵告诉记者，目前肿瘤诊断有几种办法，一种是肺穿刺送病理科，但穿刺有几个问题，一个是必须侵入性操作，有时候会引起气胸、出血等不良反应，病人也会紧张；另一个，有时候穿刺位置在肝脏、大血管壁边上，风险太大。

那如何确定病人是不是肿瘤呢？王明贵想到了mNGS，“mNGS检测过程中，看到的大部分都是人源的DNA，在找微生物的时候，这些人源会产生干扰，但假如这个患者有肿瘤，那么肿瘤细胞也会跑到血里面，用这个技术可以检测出来”。他进一步解释，发热待查病人一般是三种原因造成的：1.感染；2.肿瘤；3.风湿性疾病。因此，对于不明原因发热的病人，医生要做好鉴别诊断。

通过对患者痰标本和血标本进行检测，发现其中有染色体的异常，提示肿瘤可能性大，于是王明贵改变了治疗策略，停用抗菌药。通过病理检查明确肺癌的诊断，使患者得到及时的确诊与肿瘤治疗，这对抗菌药物的合理应用也起着积极作用。

王明贵说：“因为mNGS的这些优势能够帮助临床提供诊断方向，帮助鉴别诊断，因此也将逐渐得到应用。”《新民周刊》了解到，王明贵教授及其团队在mNGS实现肿瘤提示的临床研究成果及病例，已经汇总成论文并被国际期刊收录，公开发表。相信未来也会给肿瘤诊断带来积极影响。

诊断技术迎来跨越式发展，然后呢？

2015年，胡必杰正式从呼吸科转身，带着1位副主任和5位住院医师，开始了感染病科的创业路。不长的时间，中山感染从原来的默默无闻到现在成为业界权威，胡必杰将其归因于遇到了好的时代。“搞感染最大的难点就在于病原诊断，科室建立遇到了一个好的时代，当时恰逢基因测序分子诊断技术兴起，病原体诊断有了跨越式的发展。”

胡必杰大概是国内最早接触到mNGS技术的几位医生，在临床上应用后，他一直非常认可它的效果。当时，不少同行还处在观望状态，有些稍微有点了解，有些尚未接触。

2018年，胡必杰教授团队在欧洲临床微生物与传染病大会作了大会交流发言，这是全球感染病领域里规模最大的一个国际级会议。当时，中山医院分析了500多例病人样本，就mNGS在临床感染中各类病原体鉴定的准确性、可行性及其提高精准抗感染治疗的价值等内容作了分享。“最重要的结论是，mNGS使得病原检出率显著增高。”

几年过去，胡必杰的感染病科已经有几千例mNGS应用实例。他还把这些年自己遇到的疑难病例整理成了两本书，其中一本叫《上海中山感染探案》，里面无不是疑难病例，其中相当一部分病例的诊断都离不开mNGS检测，几乎占到一半。而科室建立之初制定的愿景——成为国际先进的疑难复杂感染症的专业诊疗团队，也正在逐步达成。

mNGS肇始于国外，却在中国迎来了自己的机遇期，这不得不说是中国的后发优势。“一方面国外的检测费用更加昂贵，价格是国内的两倍到三倍，推广遇到瓶颈；另一方面我们国家的微生物检测水平不及国外，但通过基因测序技术，在诊断上实现了跨越式发展，老百姓能够获益，所以检测意愿较高，也助力了新技术的推广。”胡必杰说。

不过，mNGS作为一门新兴技术，仍然存在许多挑战。接受采访的专家们一致认为，mNGS的检测费用还是太高了，并且没有纳入医保，经济负担较重。

“一般要看病人病情的轻重程度，再给病人做检查，如果普通微生物检查就能查出来的，没必要上mNGS，杀鸡焉用牛刀，对吧？”卓超介绍，目前业内已经发布了不少临床指南、专家共识等，就临床适应证、标本采集与转运、报告解读等规范mNGS的使用。

“用在对的人身上，这个技术可以让病人少走一些弯路。如果能够及时明确诊断，找到致病菌，对症下药，能降低病人的整体花费，达到精准治疗，降低疾病负担。”俞云松指出。

王明贵也强调了这一点，一个是送检的适应证很重要，不要过度使用；第二是标本质量也很讲究，因为人身体里很多部位都有细菌，如果要送痰标本，最好是气管镜直接到底部气管取样，这样就能避免咽喉部的微生物污染，测序结果比较准确，肺部取样则是肺泡灌洗液比较好；第三点就是结果的解读，医生想要非黑即白的诊断结果，但往往给到的报告仍然需要医生结合临床经验判断，这对医生的能力提出了要求。

医疗机构自建实验室进行mNGS检测或许是未来的发展方向，胡必杰表示，“术业有专攻，技术的进步助力了科室的发展，反过来，人员的专业化才能使这些好的技术达到效果最大化。所以，当前mNGS检测实验室配备医生，或者让临床医生参与mNGS检验报告的审核，对于提高诊断报告的实用性和正确性，具有重要作用”。

宏基因组测序技术（mNGS）已经在国内大型医院的感染疾病诊断上得到了很好的应用，这种技术也得到了感染领域医学专家的高度认可。感染性疾病的病原诊断这个整体上相对薄弱的临床短板，未来依靠突飞猛进的基因检测技术，一定会迎来巨大的改变。