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迪飛學術 | mNGS有效鑒別胸腔積液:助力結(jié)核性胸膜炎及惡性腫瘤的診斷

瀏覽數(shù)量: 0     作者: 迪飛醫(yī)學     發(fā)布時間: 2023-11-08      來源: 迪飛醫(yī)學

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封面

導讀


近日,首都醫(yī)科大學附屬北京胸科醫(yī)院病理科與迪飛醫(yī)學合作,在Journal of Translational Medicine(IF=7.4)雜志發(fā)表一篇文章。該研究對138例胸腔積液患者進行mNGS和常規(guī)結(jié)核檢測手段的性能比較,同時充分利用mNGS產(chǎn)生的人源序列和微生物序列,探究該技術在感染性疾病和鑒別惡性腫瘤中的價值。


研究背景


胸腔積液(pleural effusion, PE)是多種疾病常見的并發(fā)癥,其病因診斷具有挑戰(zhàn)性。常見病因包括結(jié)核分枝桿菌、肺炎旁胸腔積液和惡性腫瘤。


1.結(jié)核性PE抗酸染色陽性率非常低,PE的結(jié)核分枝桿菌培養(yǎng)陽性率為40%。分子診斷特異度高,但敏感性度低。


2.肺炎旁PE常繼發(fā)于細菌性肺炎、肺膿腫或支氣管擴張癥合并感染。PE微生物學培養(yǎng)結(jié)果陽性是診斷肺炎旁PE的金標準,但培養(yǎng)周期長且陽性率約37.7%~53.5%。


3.PE細胞學檢查診斷惡性腫瘤的敏感度為40.0%~87.0%,此外,PE也可作為液態(tài)活檢樣本進行宏基因組二代測序(metagenomic next-generation sequencing, mNGS) 檢測,通過檢測基因組不穩(wěn)定性這一重要的惡性腫瘤遺傳特征進行診斷。


因此,利用mNGS成為鑒別胸腔積液常見病因的有利工具。


研究亮點


1. 采用5種檢測方法對結(jié)核性PE進行診斷,發(fā)現(xiàn)mNGS展示出優(yōu)異的敏感性49%和特異性100%。


2. 利用人源序列進行拷貝數(shù)變異(copy number variant, CNV)分析診斷惡性胸腔積液(malignant PE, MPE),其靈敏度為54.1%,特異度為80.8%,準確度為71.7%,AUC為0.851。


研究路線


研究共納入138例患者,其中包括結(jié)核性胸膜炎(tuberculous pleurisy , TBP)82例, MPE35例,非結(jié)核感染組21例。利用mNGS產(chǎn)生的微生物序列,評估m(xù)NGS對于結(jié)核的診斷價值。同時利用mNGS產(chǎn)生的人源序列,評估m(xù)NGS對于MPE的診斷價值(圖1)。

圖1

圖1 mNGS對PE樣本進行結(jié)核病檢測和惡性預測的工作流程及入組隊列展示


研究結(jié)果


不同結(jié)核診斷方法的性能比較,mNGS性能優(yōu)異


本研究采用多種臨床檢測方法,包括培養(yǎng)、AFB實驗、Xpert和T-SPOT,以及mNGS進行結(jié)核檢測。在所有臨床檢測中,T-SPOT檢測顯示出最高的陽性檢出率,即61%(培養(yǎng)32%,Xpert 35%,AFB 12%),也略高于mNGS (49%,圖2)。但T-SPOT法的假陽性率高達11%,遠高于其他檢測方法。相比之下,mNGS展示出優(yōu)異的敏感性(49%)和特異性(100%)。


圖2

圖2 mNGS與常規(guī)臨床實驗的結(jié)核檢測結(jié)果


采用mNGS人源序列構(gòu)建CNV模型識別MPE 


為評估m(xù)NGS在鑒別惡性腫瘤中的價值,本研究采用GLM方法構(gòu)建一個mNGS-CNV模型,以識別MPE。隨機選擇25例非惡性胸腔積液(non-malignant PE , non-MPE)作為基線,對剩余113例(35例MPE和78例non-MPE)患者的染色體拷貝數(shù)進行分析并繪制拷貝數(shù)變異圖譜,利用構(gòu)建的mNGS-CNV模型來鑒別MPE和non-MPE(圖3A)。與臨床病理診斷相比,mNGS-CNV模型的靈敏度為51.4%,特異度為80.8%,準確度為71.7%(圖3B,C)。


隨后,通過LOOCV評估m(xù)NGS-CNV流程模型的預測效能, ROC曲線的AUC值為0.851(AUC值越接近1,表示模型性能越好;反之,AUC值越接近0,表示模型性能越差,圖3D),顯示出該預測模型的優(yōu)異性能。

圖3

圖3 mNGS-CNV分析的診斷性能。A. 具有代表性的MPE患者染色體拷貝數(shù)變異圖;B. mNGS-CNV建模結(jié)果與臨床病理診斷的比較;C. 基于B圖的mNGS-CNV預測的敏感性、特異性和準確性;D. mNGS-CNV LOOCV結(jié)果的性能。


總結(jié)


本研究充分利用了從mNGS中產(chǎn)生的微生物序列和人源序列,分析結(jié)果顯示出mNG對TBP和MPE的良好鑒別能力,為mNGS同時進行病原體檢測和腫瘤診斷提供可能,但未來仍需前瞻性臨床研究和大樣本驗證。




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