当患者因严重肺炎入院时，大多数医生首先想到的并不是鼠咬热。事实上，这种感染在可能的病因列表中排名非常靠后，多数临床医生甚至不会考虑它。但一位患者的血液宏基因组检测结果却明确显示：鼠咬热。

“这让人不禁要问，怎么会这样？”Karius公司首席医疗官Bradley Perkins（布拉德利·珀金斯）说。该公司的宏基因组检测在患者样本中识别出了这种病原微生物。“当患者的医生回去与他交谈时，患者提到自己在割草时不小心碾过一只死老鼠。”那只老鼠感染了念珠状链杆菌（Streptobacillus moniliformis），正是引起鼠咬热的细菌。当患者碾过死鼠时，细菌形成气溶胶进入了他的肺部。有了明确的病因答案，医生终于可以针对性治疗。

“当你使用一种不预设目标的检测时，你能看到所有可能的情况，而不受医生思维局限的影响，”Perkins说。虽然将宏基因组检测作为首选还不是医院的标准流程，但Perkins和Karius团队希望不久后能成为标准。

游离DNA留下感染足迹

无论感染潜伏在身体何处，微生物的游离DNA都会进入血液。“即使感染深藏于大脑，或骨骼、心脏瓣膜的远端区域，我们都能通过血浆样本捕获这些片段，”Perkins说。

在传统的感染诊断流程中，患者入院后，医生必须先判断感染类型，再开具特定检测。如果结果阴性，就得继续开具其他检测，如此反复。这一过程耗时，若患者未得到有效治疗，病情可能加重。“我们让医生避免这种困境，只需问一个问题：血液中是否存在微生物DNA？”Perkins说。

具体使用Karius检测时，医生为患者开具常规采血，获取血浆样本。样本送至Karius中心实验室，团队次日将结果返回给临床医生。他们首先富集样本中的微生物DNA，然后在高通量测序仪上运行。接着，利用专有的生物信息学和人工智能流程，Karius团队将患者样本的序列与约2万条全基因组序列数据库进行匹配，从超过1000种病原体列表中识别出一种或多种病原体。

“我们需要在数据集中纳入比实际报告更多的微生物，才能确信我们报告的是与医生相关的病原体，”Perkins解释道。“我们还能给出特定微生物的片段数量定量，这被认为有助于判断其引起感染的可能性以及感染的严重程度。”

快速宏基因组检测如何帮助免疫缺陷患者

对于免疫缺陷人群，快速检测感染至关重要——不仅因为他们可能同时存在多种感染，还因为这些感染可能阻碍他们接受癌症等疾病的治疗。“通过更好地预防和治疗感染，我们让他们有机会获得治疗、从基础慢性病中恢复，与家人共度更高质量的时光，也让医生更有效地照护他们。这正是我们的动力，”Perkins说。

Karius科学家与多家医院和学术机构的研究人员合作，在癌症患者和近期接受干细胞移植的患者中，将Karius检测与标准诊断方法进行了比较。在这项多中心、前瞻性、观察性研究中，他们发现Karius检测比标准非侵入性和侵入性检测识别出更多肺炎病因。

基于这些发现，医生“可以从经验性抗生素治疗（伴随许多意外不良事件）转向靶向治疗。他们可以停止进行支气管镜或针刺活检等侵入性操作来获取额外样本，因为我们的周转时间非常快，”Perkins说。此外，Karius团队最近报告，他们的检测甚至能在儿科癌症患者生病前识别出某些感染。“想象一下，帮助那些孩子，让他们不必因为感染而生病才能得到治疗，”他说。

展望未来，Karius有兴趣在他们识别的细菌中鉴定更多抗生素耐药序列以及新发病原体。凭借检测肺部液体感染的新能力，Perkins预计他们可能还会探索采样其他身体部位。未来，团队希望利用他们的技术探索Perkins所称的“微生物暗物质”——即生活在人体表面和内部的许多尚未被表征的微生物。但目前，团队的重点明确放在改善那些最易发生严重感染的患者预后上。“美国有数千万免疫缺陷患者，而我们现在只帮助了其中一小部分，”Perkins说。“我们的愿望是继续提升这方面的能力。”

来源：The Scientist（英文原文，生物航编译，内容以原文为准）