重症监护病房中，器官损伤和感染是导至患者死亡的主要原因。这两种病理过程都会向血液循环中释放游离DNA。受损组织释放的DNA片段保留着甲基化标记，可用于推断组织来源；而在感染存在时，病原体则会贡献微生物cfDNA。 近日，比利时安特卫普大学在杂志Cell death discovery上发表了一篇题为“Nanopore sequencing enables tissue-of-origin and pathogen detection in plasma cell-free DNA from critically ill patients”的correspondence。本研究首次报道了采用牛津纳米孔技术低覆盖度测序方案，在单次检测中同时捕获组织损伤和病原体信号。测序中位覆盖度约为0.8X，观察到具有生物学一致性的组织信号和病例水平的微生物一致性。这一技术平台有望革新危重患者的诊疗模式，通过无创检测同时监测多器官损伤和感染状态，为精准医疗在重症医学领域的应用开辟新的可能性。 图片来源：Cell death discovery 主要内容 组织特异性cfDNA与临床指标的关联分析 在34例患者的44份样本中，作者采用低覆盖率（~0.8X）的牛津纳米孔技术（ONT）进行了血浆cfDNA测序，同时读取危重患者的组织损伤和病原信息。 结果显示，与幸存患者相比，ICU未存活患者的血浆cfDNA浓度显著更高（图A），并与序贯器官衰竭评估（SOFA）总评分相关（图B）。在不同器官的特异性分析中，肝细胞来源的cfDNA与丙氨酸转氨酶（ALT）相关（图C）；心肌源性cfDNA与肌钙蛋白T水平相关（图D）；肺源性cfDNA与氧合指数（PaO2/FiO2）相关（图E；文章里说，图E显示出两者有相关性，小编戴上八百度的眼镜也没看出来。有没有大神可以在评论区给我讲解一下，比心）。但肾源性cfDNA比例与与尿壳多糖酶3样蛋白1（u-CHI3L1）未显示出明显相关性 （图F）。疑似感染患者T细胞来源的cfDNA比例显著升高（图G）。这些结果与先前的研究结果一致，这表明，低覆盖率的ONT cfDNA甲基化谱为危重患者的器官特异性损伤和免疫激活提供了重要分子依据。
cfDNA结果与临床资料的比较 图片来源：Cell death discovery 技术局限性与优化策略 研究团队识别出多个限制组织去卷积性能的关键因素。首先，低覆盖度显著降低了低丰度组织的检测灵敏度。模拟表明，在0.5X覆盖度下，某组织必须贡献总cfDNA的10%以上才能在超过75%的检测中被识别（如下图），至少5X的最低覆盖度要求才能可靠检测较低丰度的组织。此外，当前ONT化学方法进行cfDNA测序通常比基因组DNA产生更低的输出量，这可能由于cfDNA较短片段特征导至的孔道耗竭。另外，生物学和动力学因素同样会影响cfDNA的可得性，例如肾脏cfDNA可能优先排泄到尿液中，从而降低其在血浆中的浓度。
不同覆盖度下模拟cfDNA混合物的去卷积 图片来源：Cell death discovery 微生物cfDNA检测的临床验证 在微生物分析方面，研究结果显示与临床微生物学存在部分一致性。在30份来自持续感染患者的样本中，有17份检测到微生物DNA，灵敏度达到57%。在15份阴性样本中，11份未检测到微生物DNA，特异性为73%。多个病例显示出与临床培养结果匹配，且cfDNA证据在ICU入院时即已检测到，而血培养直至第3天才转为阳性，这凸显了通过cfDNA宏基因组学实现早期病原体检测的潜力。 微生物检测面临的挑战与解决方案 微生物检测也仍面临若干重要挑战。非无菌的血浆处理方法可能引入环境背景污染，健康血浆中许多微生物信号源自污染物。研究团队采用了严格的读数阈值以抑制假阳性，但这同时也排除了某些低丰度的真实病原体。研究者建议采用自适应、物种感知阈值结合预测试概率的方法，有望在保持精度的同时提高灵敏度。其次，研究中鉴定出缺乏临床数据支持的病原体（如粪肠球菌），在未来研究中需要qPCR等方法进行验证。最后，更深度的测序将改善稀有类群的检测并实现耐药基因分析，这两者对于临床部署都至关重要。 研究结论与展望 本研究表明，低覆盖度ONT测序能够从危重患者血浆cfDNA中捕获有价值的组织来源和微生物信号，为开发实时重症监护诊断奠定了基础。为了准确检测低丰度组织和低丰度微生物物种，可能需要至少5X的覆盖度。未来研究应在更大的患者队列中验证这些发现，实施纵向跟踪以评估cfDNA在动态风险分层中的效用，并优化方法以增强对宿主和微生物靶点的灵敏度和特异性，从而为实现个性化临床决策提供支持。这一技术平台有望革新危重患者的诊疗模式，通过无创检测同时监测多器官损伤和感染状态，为精准医疗在重症医学领域的应用开辟新的可能性。 |
/3 
浙公网安备33010802005999号 
