美国Karius公司病原检测产品评估

早期对感染性病原体的识别是进行适当抗菌治疗的关键。但是医生常常会在获得微生物检测结果之前，根据临床指南和当地流行病学经验性地使用抗微生物剂。微生物培养是许多病原体的标准诊断试验，但检测周转时间很长（≥2天），有些病原体很难或不可能培养。相比之下，多重PCR检测是快速的，但它们通常只捕获90-95%最常见的病原体。因此，迫切需要更快速、更全面的传染病诊断。Karius病原快速检测产品通过血浆中微生物的游离DNA（cell free DNA ，cfDNA），可以检测1250种临床相关的细菌、DNA病毒、真菌和真核寄生虫。目前，该产品可用于肺炎、免疫缺陷病人、心内膜炎等多种疾病病原体的诊断。

Karius 病原快速检测产品从人体血浆中纯化cfDNA进行宏基因组测序；过滤低质量的、宿主的、环境的及试剂中的污染序列后，将序列与数据库进行比对；该数据库包含21,000个微生物参考基因组（>1,250个微生物）；最后汇报重要的检测结果（图1）。

图1 病原微生物cfDNA宏基因组检测流程图

对脓毒症检测进行临床验证（n=350例疑似脓毒症患者），参考血培养结果敏感性为93.7%，参考复合标准敏感性为92.9%。因此该产品有较高的诊断率——比所有微生物检测的总和还高出28%。本产品的非侵入性使其非常便捷，尤其对病灶难以采集样本或取样有危险的患者（如心内膜炎患者）。尽管还未验证，Karius检测方法可能也适用于检测尿液；尿液中曾发现致病微生物的cfDNA，并曾用于结核病的诊断。总体而言，Karius检测方法灵敏度高，经过全面验证，适合临床使用。

虽然Karius诊断测试显示了前所未有的病原体覆盖范围，比目前任何常规诊断方法都要广泛，但它也有一些局限性。首先，尽管脓毒症的敏感性很高，但其特异性相对较低（诊断脓毒症的特异性为63%）。这种限制源于产品的性质——由于cfDNA可来自于体内任何部位的任何微生物，共生微生物、病源和无关的小感染（例如上呼吸道感染）的存在可能导至假阳性结果。因此，在解释Karius阳性检测结果时，必须考虑到检测到的病原体和完整的临床图像，可能要补充检测病灶样本以确认阳性结果。因此,目前该产品的定位是对临床标准诊断的补充，用以排除特定临床感染，如疑似脓毒症或肺炎患者、不明微生物引发的发烧、其他方法检测阴性或不确定的患者。应该指出的是，产品的特异性可能被人为地降低了，因为Karius检测的“假阳性”很可能是真阳性，其实是血液培养（如采样前的抗生素治疗）遗漏的真阳性。 

目前的检测周转时间为53小时（运输24小时，检测29小时），这对于诊断严重急性感染来说仍然太长。通过开发本地检测试剂盒、减少实验试剂、减少测序时间可进一步降低检测周期。另外，虽然文章没有涉及，但与目前其他测试方法相比，Karius诊断方法相对昂贵（每个检测 $2,000），未来需要进一步降低检测费用。

cfDNA测序只覆盖了病原体基因组的一小部分，因此很难检测耐药基因。因此，需要进一步补充的抗生素敏感性检测，以支持抗生素治疗决策。

有许多重要的RNA病毒会导至人类感染，包括人类免疫缺陷病毒(HIV)、麻疹、寨卡病毒、丙型肝炎和呼吸道合胞病毒。而目前的测试只针对DNA，未来应该努力将RNA病毒检测纳入Karius测试。

其他基于宏基因组学的病原体检测产品，也正在开发同时具有检测致病菌和耐药性优势的产品；一些报告周转短 (比如拿到样本后6小时出结果）。这类测试在信息的全面性和深度方面可与Karius测试相媲美，至少在某些感染方面是如此。然而，在检测低生物量样本（如通过血液检测败血症时），哪种方法更优还有待观察。可以确定的是，基于基因检测进行病原体检测，正在获得越来越多的关注，并开始在临床上应用。虽然这些新技术有局限性，但临床医生和医学微生物学家必须认识到，目前的检测也存在缺陷，急需改进。重要的是使用新技术取代表现不佳的诊断方法，不要只是等待最完美的检测方法出现。改进的技术将带来更好的患者管理、患者预后和抗菌管理。

参考文献：

Justin, O'Grady. A powerful, non-invasive test to rule out infection.[J]. Nature Microbiology, 2019.