为了准确诊断疾病，医生传统上使用多种方法——包括在各种媒体上培养患者样本、查看无数医疗记录以及使用复杂的数学算法分析临床数据——试图识别细菌、病毒、真菌或其他导致感染的病原体。狩猎通常缓慢而费力，所使用的过程可能范围不够广泛，无法找到特定的病原。

根据约翰霍普金斯大学医学研究人员最近的一项研究结果，一种解决方案可能是下一代测序 (NGS)。NGS 使临床医生能够同时对患者样本中发现的多条 DNA 链进行测序，并使用该分析快速准确地从数百名嫌疑人中识别出单一病原体。

在 2022 年 6 月 13 日首次在线发表在美国微生物学会临床微生物学杂志上的一篇论文中，研究人员将 NGS 系统——呼吸道病原体传染病/抗菌素耐药性小组 (RPIP) 的病原体检测能力与之前的研究了通过支气管肺泡灌洗获得的样本的 NGS 系统和护理标准 (SOC) 诊断方法。这是支气管镜通过嘴或鼻子进入肺部的地方，然后是收集的液体清洗以进行检查。

研究人员认为，他们的研究是最早比较 NGS 和 SOC 诊断呼吸道病原体的研究之一。

“我们评估了两种 NGS 诊断技术，其中之一是 RPIP，发现在这两种情况下，NGS 识别特定病原体的能力几乎与临床医生几十年来一直使用的诊断测试组合相媲美，”研究说资深作者 Patricia Simner，博士，硕士，约翰霍普金斯大学医学院病理学副教授。“虽然这总体上显示了 RPIP 和 NGS 诊断的巨大希望，但我们认为在 NGS 可以被认为等于或优于当前的 SOC 方法之前，还需要做更多的工作来进一步完善该技术。”

在他们的研究中，Simner 和她的同事首先评估了宏基因组 NGS 的诊断能力，这是一个先前研究过的工作流程，在此过程中从支气管肺泡灌洗液中获得的所有 DNA 都被测序——包括患者特有的遗传物质（“宿主读取”或“人类阅读”）和广受欢迎的病原体（“微生物阅读”）。去除宿主 DNA 使临床医生能够将他们的搜索集中在剩余的遗传物质上，以希望找到微生物读数，并最终确定患者疾病的原因。

在他们实验的第二部分，研究人员使用称为靶向 NGS 的 RPIP 系统评估了一种不同的 NGS 方法。在这种方法中，患者呼吸道样本中的所有内容都像宏基因组 NGS 一样进行测序，但捕获探针（在结构上与特定病原体的 DNA 相对应的单链 DNA 的微小片段）用于增强搜索能力。

“使用 NGS 查找病原体的遗传特征类似于在拥有大量书籍的图书馆中搜索特定主题的信息，”该研究的主要作者、医学博士、医学博士 David Gaston 解释说，他是美国大学医学院的前病理学家。约翰霍普金斯大学医学院现在在范德比尔特大学医学中心。“对于宏基因组 NGS，您必须通读所有书籍以发现引用该主题的书籍。但对于有针对性的 NGS，您首先要求图书馆员提取最有可能包含该主题的书籍，然后进行更集中的，更有希望的搜索。”

研究人员发现，宏基因组和靶向 NGS 的有效性因寻找的生物类型而异。他们报告说，两种 NGS 方法都成功地识别出病毒，其中最容易检测到疱疹病毒。细菌和分枝杆菌（包括引起结核病的生物体）的结果接近 SOC 诊断水平，但随着生物体数量的减少而下降——即使在靶向 NGS 中使用捕获探针也是如此。NGS 方法都不能很好地检测到真菌。

总体而言，研究人员发现 RIPP 目标工作流程在 66% 的情况下与传统诊断方法一致。更具体地说，他们注意到靶向 NGS 检测具有临床重要性的病原体的一致性为 46%，而证明病原体不存在的一致性为 86%。

除了从支气管肺泡灌洗液中准确识别 300 多种病原微生物的潜力外，研究人员认为，靶向 NGS 还显示出未来有一天能够揭示病原体中约 1,200 个遗传标记，这些基因标记表明哪些生物最有可能抵抗抗生素.

“总体而言，宏基因组和靶向 NGS 的当前准确性已接近当前诊断程序的准确性，这是我们研究的主要内容，”Gaston 说。“我们发现 NGS 可以检测到很多但不是所有的病原体，而且在某些情况下，两种 NGS 方法都可以识别传统诊断方法会遗漏的病原体。”

“目前使用 NGS 作为微生物诊断工具有利有弊，”Simner 说。“例如，RPIP 靶向工作流程需要更多时间和试剂，但需要对结果数据进行较少的生物信息学分析。另一方面，宏基因组 NGS 对技术要求较低，但需要更复杂的分析。”

根据他们的发现，研究人员认为宏基因组和靶向 NGS 工作流程目前都可以被认为是 SOC 诊断技术的辅助工具，但还不能替代 SOC 诊断技术。他们相信，随着进一步完善，NGS 系统有朝一日可能成为呼吸道病原体诊断的标准。