血培养60年王座崩塌？宏基因测序7小时破局，灵敏度100%碾压！

两年前，我给一家做微生物检测IVD企业咨询，他们老板就问了我这么一个问题，“刘博，你举得血培养这个技术前途怎么样？”

我当时的回答是，虽然做了很多自动化和现代化的工作，但应该前途不佳。

当然，我当时做出这个判断，并不是因为我在技术上面有什么突破性的看法，而是简单的因为血培养是一种确诊技术，或者说，金标准技术。

而IVD这个行业的兴起，本身就是通过牺牲一部分检测的准确度，来换取操作、成本等方面的优势，从而扩大整个诊断覆盖面的。

在上周与维也纳举行的欧洲临床微生物学和传染病学会全球大会上，丹麦奥尔堡大学医院的最新研究从另一个方面支持了我的结论。

该院针对血流感染的检测实验显示，纳米孔宏基因组测序（mNGS）以100%灵敏度碾压传统血培养的3天盲区，将抗菌治疗窗口压缩80%。

这项研究总共纳入了181名符合分析条件的患者，但最终分析中排除了141名患者，因为他们血液培养结果为阴性，且疑似血液感染的可能性较低。

在入组的40名患者当中，11名患者血培养结果呈阳性，证实患有血流感染；25名患者血培养结果呈阴性，但高度怀疑患有血流感染；另外4名患者血液培养结果呈阴性，且未怀疑患有感染。

mNGS的检测结果就比较炸裂了，在11名血培养阳性患者中，mNGS全数检出病原体；而在25名血培养呈阴性，但怀疑血流感染的患者当中，有12名患者的mNGS检出结果为阳性；对于剩下的4名血培养阴性，也未被怀疑感染的患者，mNGS结果均为阴性。

虽然和血培养相比，纳米孔mNGS的灵敏度为100%，但特异性只有59%，不过，这也有可能是因为传统血培养遗漏近30%的真实感染病例而导至的。

换句话说，快速纳米孔测序可能对疑似血流感染的阴性培养病例有用。

而丹麦的研究并非孤例。

伦敦的圣托马斯医院对纳米孔mNGS技术的时间也非常成功，已经开始将mNGS作为常规测试的补充，纳入到日常检验当中。

这主要是得益于纳米孔mNGS的速度足够快，初步报告可以在两小时内完成，而总周转时间不超过七个小时。

图 | 纳米孔mNGS工作流程。第一步涉及对样本进行离心。大部分人类细胞会沉淀到底部，从而可以收集主要包含微生物的上清液。使用机械破坏法使上清液中剩余的人类细胞破裂，释放出DNA。向其中加入非特异性内切酶，以消化上清液中存在的游离DNA和RNA。提取含有DNA和RNA的微生物。提取后，使用逆转录酶将RNA转化为互补DNA（cDNA）。单链cDNA被用作模板来合成互补链，形成双链DNA。文库制备使用SQK-RPB004—Oxford Nanopore Technologies（ONT）。本图的部分元素经ONT许可后进行了改编。

纳米孔NGS可在一次测试和一个试管中同时检测DNA和RNA，每次运行包括一个内部质控、一个外部阳性对照和一个模拟阴性拭子，用来判断是否存在污染，这个方法还包括一个自动生物信息学处理方案，具有经过确认的检测阈值。

在一项对114个样品（主要来自重症监护室插管患者）进行纳米孔测序的研究中，94%的样品能够在当天报告结果，但7个样品测试失败，没有报告结果。

检测方法的灵敏度在89%到98%之间，通过mNGS发现的病原体中有24%无法通过常规临床测试识别。

在大约28%的病例中，临床医生根据检测结果调整了抗菌药物处方，从而能够根据患者情况调整治疗方案，并根据需要升级或降级治疗。

圣托马斯医院的临床研究员表示：“很多从业者都认为，通过宏基因组学可以检测到更多，因此可以治疗更多，但我们发现，宏基因组学它真正的价值在于增强诊断信心，从而可以根据患者的情况调整抗生素治疗方案。”

由于圣托马斯医院成功实施了mNGS，英国国家医疗服务体系（NHS）在全国10个地点启动了试点服务，将纳米孔mNGS用于呼吸系统疾病的诊断。

国际巨头们自然也看到了这一点。

这个月，赛沛和牛津纳米孔宣布了合作，要带来一个纳米孔mNGS检测全自动、端到端的工作流程。

整个流程将分为三个阶段。

第一个阶段，是采用GeneXpert的试剂盒进行NGS样品和文库的准备。

这看起来似乎意向田凯，GeneXpert不是只能用来做PCR么？

但它确实有这个能力，每个GeneXpert的卡盒都会有一组腔室，可以对多部分工作流程进行不同的反应。

另外，用GeneXpert来制备文库，会拥有一个得天独厚的渠道优势。

目前，赛沛在全球范围内已经安装了6万多台GeneXpert自动化PCR设备，而使用这些设备的客户，基本都是传染病检测客户，赛沛可以利用这部分客户群来拓展纳米孔mNGS在传染病领域的应用。

第二个阶段，就是使用牛津纳米孔的设备来进行测序。

和现在的NGS检测相比，纳米孔测序技术有显著的优势。

首先，纳米孔测序具备实时输出结果的能力，能够边测序边分析，极大缩短了检测时间，这对于快速应对突发疫情和病原体鉴定至关重要。

其次，其长读长特性（可达数万碱基）使得在复杂病原体基因组的检测和组装中更加高效，能够准确识别基因组中的重复序列和结构变异。

这也控制住了每份样品的检测成本，让客户不需要对样品进行分批处理。

同时，纳米孔测序可以直接对RNA进行测序，无需逆转录为DNA，保留了RNA的修饰信息，适合病毒等RNA病原体的检测。

对于赛沛和牛津纳米孔来说，目前的最大的挑战就是如何用一种最佳的方式，将样品制备与测序结合在一起。

最后一个阶段，就是对检测数据进行信息处理。

根据目前透露的消息，这个工作流程可以和多种信息学工具兼容，包括牛津纳米孔的EPI2ME和第三方软件。

另外，Cepheid最近从一家神秘的“行业领先企业”获得了信息学工具的许可，该工具提供全面的抗微生物耐药性基因分析、基于SNP的克隆性以进行疫情和监测追踪，以及人工智能抗生素敏感性预测算法。

当然，产品最终是给人用的，一款产品无论再出色，没有人也是白搭。

在这一点上，赛沛全球战略副总裁Patrick Harkins的看法拿捏住了人心，

“微生物学和传染病诊断领域的医生们都在寻找新工具，他们想要新工具，渴望参与到NGS当中来。”

血培养，还是老了。

在国内，mNGS的日子过的并不是很好。

我之前在《tNGS这个故事，带给我们很多不一样的看法……》之中谈到过，很多mNGS企业受到了tNGS的冲击。

而总是在强调自己产品的检出性能，可能是造成这种情况的一个原因。

产品能一次检出多少种病原体，产品的检测限又能低到几个拷贝，这些是检测系统方面的性能，整个思路也是属于检测系统的。

顺着这个思路往下，自然就是考虑既然能检出那么多病原体，那么，有什么临床意义呢？

但就像我在《tNGS的故事》这篇文章中分析的那样，很多病原体其实没什么特效药，那么检出的意义就不大了。

这也是tNGS击败mNGS市场的原因之一。

圣托马斯医院的做法就不一样了，它是从场景来考虑mNGS的价值的，不是检出-用药这么一个逻辑，而是从检出结果能够如何帮助我更好的管理患者这个角度来考虑临床价值的问题，自然就挖掘出了新的临床意义。

另外，这种检出系统为主的思路，也把国内大部分mNGS厂家捆在了二代测序设备上。

坦率的说，绝大部分国内mNGS厂家并不是测序设备开发商，而测序试剂也不是完全自研，一般是在测序设备开发商给的试剂基础上进行改进。

做为轻资产运营的mNGS厂家，更应该根据自己选定的应用场景，去考虑不同的平台，而不是就只是在二代测序平台上推出产品，而且有的厂家还对测序仪品牌特别忠诚，在当下贸易战的情况，也不愿意换。

这实际上是科研，而非做产品的思路了。

要做好产品，那就得用拿来主义，哪家的平台更合适这个场景，就用哪家的！

纳米孔mNGS对血培养提出的挑战，本质上还是IVD牺牲准确率，换取普及率的规律在发挥作用。

无论是丹麦奥尔堡医院用100%灵敏度刺穿血培养的“3天盲区”，还是伦敦圣托马斯医院以7小时周转重构抗生素使用规则，又或者赛沛与牛津纳米孔的6万台设备联盟，测序技术普及的脚步一直没有停下。

血培养的衰落并非输在不够精准，而是败于无法满足现代医疗对速度与行动的极致需求。

临床医生需要的，不是一个完美无缺的诊断工具，而是一个能够把患者从死神手中抢夺回来的时间窗口。

但对于医疗这个冷酷的行业来说，如果技术无法转化为临床行动力，再完美的数据也只是实验室的自我狂欢。

未来的战场，属于那些能将检出清单转化为决策指南的破局者——因为诊断革命的终局，永远是人的胜利，而非机器的独舞。