近期，上海市第六人民医院联合探因医学在《Frontiers in Cellular and Infection Microbiology》期刊(IF: 6.073)发表研究型文章。该研究以组织病理学检查结果为金标准，通过与传统微生物培养相比较，评估了组织和脓液标本mNGS检测对脊柱感染的诊断性能。研究证实mNGS在脊柱感染患者病原体检测方面优于传统培养方法，并强调了mNGS在指导脊柱感染患者给药和改善临床结果方面的关键作用。
· 研 / 究 / 背 / 景
脊柱感染的非特异性症状(背痛、发烧、脊柱变形、甚至死亡)以及培养、PCR等常用病原学检测方法的短板(阳性率低、依赖预判、检测谱窄等)，严重妨碍了该疾病的早期精准诊断。宏基因组二代测序(mNGS)不依赖于培养，是一种无偏倚的病原微生物快速检测方法。已有研究证实，mNGS比传统方法的病原体检出率更高，能够识别更多的潜在病原体，对于罕见病原体、难以辨别的病原体以及复杂病原体感染的诊断来说具有重大意义。已有研究通过与其他检测方法进行比较，一定程度上证实了mNGS在骨关节感染诊断中的应用价值。基于此背景，本研究通过与传统微生物培养进行比较，系统地评价了mNGS在脊柱感染病原学检测中的诊断性能，并分析了mNGS在指导用药和改善临床结果方面的潜在作用。
· 研 / 究 / 内 / 容
· 主 / 要 / 结 / 果
| 人口学特征
纳入的38例患者中，男性29例，女性9例，平均年龄57.4±12.9岁。脊柱感染患者通常具有背痛、发烧、轻度瘫痪、偶发性神经功能缺陷等非特异性症状。组织病理学检查发现，这些患者最常见的病理特征为骨坏死、中性粒细胞浸润、干酪样坏死和结节(图S1)。
图S1：脊柱感染患者的组织病理学检查结果
表1展示了实验室检查结果以及脊柱感染类型相关信息。每个患者均存在一种或多种类型的脊柱感染，其中椎体骨髓炎(5例, 92.11%)最常见，常合并关节盘炎(20例, 52.63%)、椎旁感染(11例, 28.95%)和硬膜外脓肿(2例, 5.26%)。在术后3个月随访时，38例脊柱感染患者均恢复。
表1：脊柱感染患者的人口学特征
| mNGS检测结果
在38例患者中，30例(78.95%)mNGS结果呈阳性(表2)，其中24例(80%)检出单一微生物，6例(20%)检出多种病原体(图1A)。在56例标本中，43例(76.79%)mNGS结果阳性，其中26例(60.47%)组织阳性，17例(39.53%)脓液阳性(图1B)。
图1：不同患者和样本mNGS结果统计
mNGS共检出26种病原微生物，其中25种（21种细菌、1种支原体、3种病毒）均鉴定到物种水平，另外一种存在于3例样本中的布鲁氏菌仅鉴定到属水平。进一步分析发现，mNGS在34个组织标本中，最常检出的是结核分枝杆菌复合体(17.65%)和金黄色葡萄球菌(17.65%)，其次是人型支原体(5.88%)和布鲁氏菌(5.88%)(图2A)。在22个脓液标本中，mNGS最常检出的是金黄色葡萄球菌(27.27%)和结核分枝杆菌复合体(22.73%)(图2B)。
图2：mNGS检出病原微生物
| mNGS与微生物培养的比较
在38例患者中，仅17例培养结果呈阳性，阳性率为44.74%。培养结果中最常见的微生物为金黄色葡萄球菌(15.79%)，其次是抗酸杆菌(10.53%)(图3A)。通过比较mNGS和培养结果发现，mNGS阳性率显著高于培养(78.95% vs. 44.74%, P=0.0042) (表2)。在21例同时进行mNGS和培养的脓液样本中，mNGS的敏感度和特异度分别为84.2%和100.0%，培养的敏感度和特异度分别为42.1%和100.0%(表3)。
表2：mNGS(组织、脓液)和培养(血液、脓液)的阳性率比较
表3：脓液标本mNGS和培养性能比较
38例患者中，14例(36.84%)患者mNGS和培养结果均为阳性，5例(13.16%)患者均为阴性，16例(42.11%)患者仅mNGS结果阳性，3例(7.89%)仅培养结果阳性(图3B)。在14例双阳性病例中，5例患者的mNGS与培养结果完全匹配，6例完全不匹配，3例部分匹配(至少一种病原体重叠)(图3C)。
图3：mNGS与培养在脊柱感染病原学鉴定中的比较。
| mNGS指导的抗菌治疗和临床结果
根据病原学鉴定结果，共33例患者被归类为感染，5例患者被认为无菌。对于14例双阳性患者来说，在确认目标病原体后给予了相应的抗生素治疗；对于16例mNGS和3例培养单一阳性的患者来说，根据临床症状综合考虑提出疑似致病微生物，并给予经验性抗生素治疗，根据临床结果确认致病微生物。三个月后随访发现，38名患者均获得了良好结果，证实了mNGS在指导抗菌治疗方面的作用。
· 讨 / 论 / 与 / 总 / 结
本研究通过将mNGS在脊柱感染中的诊断性能与培养结果相比较，证实mNGS法优于培养法，有望成为脊柱感染病原学检查的一种有前景的技术。首先，mNGS的病原体检测率高于培养，检测脓液标本的敏感度为84.2%。此外，mNGS病原体检测谱更广，更加有利于诊断混合感染。
值得注意的是，金黄色葡萄球菌是本研究中最常检出的细菌病原体。作为一种常见的脊柱感染病原体，金黄色葡萄球菌可减少抗生素和免疫细胞的渗透，导致持续性和难治性感染。结核分枝杆菌是本研究第二常见的微生物，其被定义为世界头号传染病杀手。脊柱结核约占所有结核病病例的1%至3%，占肌肉骨骼感染的50%。此外，人型支原体在脊柱感染中尚未见报道。随着mNGS技术的广泛应用，将很快实现对这些特殊病原体引起的脊柱感染的快速诊断和有效治疗。
综上，本研究证实mNGS在脊柱感染患者病原体检测方面优于传统培养方法，可以从多种类型标本中识别罕见、重要的病原体。这些结果强调了mNGS在指导脊柱感染患者给药和改善临床结果方面的关键作用。
