病菌菌株的鉴别对于流行性疾病暴发的控制至关重要。然而,传统的基于细菌培养的诊断方式却困难重重,特别是当不存在爆发毒株的特异性诊断检验方式时更是如此。宏基因组学方法从多种微生物混杂样品中提取DNA直接用于测序,被认为是一种不需要实验室培养即可完成爆发菌株鉴定的无限制临床检验平台。为了探索宏基因组学的潜在价值,英国伯明翰大学微生物感染研究所的Loman NJ博士等人进行了深入研究,他们发现在某一腹泻性疾病爆发时,宏基因组学具有作为无限制的、独立于培养的、用来识别和描述细菌性病原体特征方法的潜力。所面临的挑战包括加速及简化工作流程、降低成本及提高诊断的敏感性,而所有这些可能转而依赖于基因测序技术的改善。相关论文发表于国际权威杂志JAMA 2013年4月最新一期在线版。
在该项回顾性研究中,研究者选择了2011年德国产志贺毒素大肠杆菌(STEC) O104:H4毒株流行时的45例腹泻患者粪便样本并进行了分析。样本经3期分析后送交进行高通量测序(2012年8月至9月)。1期分析中,研究者利用从头测序方法得到了流行菌株的基因组草图。2期分析中,研究人员鉴别了每个样本中爆发菌株基因组覆盖的深度。3期分析中,每个样本的测序结果都与其他未知菌株作比较,以鉴定出那些属于非流行菌株的病原菌。主要结局为以基因组测序数据的覆盖率进行粪便样本中流行菌株的鉴定和特征描记。
结果显示,在1期分析中,得到了STEC流行菌株的基因组草图。2期分析中,研究人员以大于10倍的覆盖范围从10个样本中找到了该爆发菌株的基因组,并在26个样本中以大于1倍的覆盖范围找到了该爆发菌株的基因组。研究人员在40例STEC-阳性的样品中发现有27例(67%)含有来自志贺毒素基因的序列。在3期分析中,研究人员找到了难辨梭状芽孢杆菌、空肠弯曲菌、简明弯曲菌及肠道沙门氏菌的基因序列。
该研究用宏基因组学(对从复杂的微生物样品中提取的DNA进行直接测序)对2011年德国产志贺毒素型大肠杆菌爆发所做的分析中,研究人员成功地对一个疾病爆发菌株的基因组序列进行了重建;这些结果表明用这种方法具有比基于细菌培养的方法更快识别并描述细菌性病原体特征的潜力。
研究人员最终得出结论,在某一腹泻性疾病爆发时,宏基因组学具有作为无限制的、独立于培养的用来识别和描述细菌性病原体特征方法的潜力。所面临的挑战包括加速及简化工作流程、降低成本及提高诊断的敏感性,而所有这些可能转而依赖于基因测序技术的改善。(来源:丁香园)
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