mNGS在造血干细胞移植患者中枢神经系统感染（CNSIs）诊断中的价值

本研究纳入121例接受造血干细胞移植后疑似中枢神经系统感染患者，通过联合临床、传统检测及CSF宏基因组测序(mNGS)，发现mNGS在诊断敏感性（94.2%）、阴性预测值（91.1%）及准确性（87.6%）显著优于传统检测（5.8%）。mNGS可有效识别病毒（75.4%）、真菌（8.7%）及结核感染（5.8%），并指导调整抗感染方案，为免疫抑制患者提供可靠诊断工具。

　　

致编辑：

造血干细胞移植（HSCT）是治疗多种疾病的一种潜在方法，包括癌症、骨髓衰竭综合征和各种遗传性疾病。然而，中枢神经系统感染（CNSIs）是HSCT患者中常见且严重的并发症。^1–3 由于免疫抑制，HSCT接受者特别容易受到各种病原体的感染。这些感染的临床表现往往不具特异性，因此及时诊断较为困难。⁴ 传统的诊断方法，如脑脊液（CSF）培养、聚合酶链反应（PCR）检测和影像学检查，虽然具有一定的敏感性和特异性，但在微生物负荷较低或混合感染的情况下，由于潜在病原体种类繁多且诊断速度较慢，往往无法提供有效的微生物学诊断。⁵ 近年来，基因组技术的快速发展，尤其是宏基因组下一代测序（mNGS），为病原体检测提供了新的视角。mNGS能够全面分析脑脊液中的所有微生物DNA/RNA，无需依赖预先定义的引物，具有高灵敏度和广泛的病原体检测能力。^6–8 与传统微生物学检测方法相比，mNGS在识别难以培养的病原体、混合感染以及病毒或真菌病原体方面具有明显优势。^9–11 因此，我们认为CSF mNGS在HSCT患者的CNSIs诊断和治疗中具有巨大潜力。在这项研究中，我们结合临床表现、传统方法和CSF mNGS结果，对121名疑似CNSIs的HSCT患者进行了诊断和治疗。我们发现CSF mNGS的诊断优势优于传统的微生物学检测（CMT），并有助于调整HSCT患者的CNSIs治疗方案。

这项回顾性研究包括了2018年10月至2023年10月期间在苏州希望血液病医院接受HSCT的121名患者，所有患者均表现为疑似CNSIs。其中男性75名，女性46名，中位年龄为33岁（范围6-65岁）。患者包括52名急性髓系白血病（AML）患者、35名急性淋巴细胞白血病（ALL）患者、13名骨髓增生异常综合征（MDS）患者、7名严重再生障碍性贫血（SAA）患者、5名T细胞淋巴母细胞淋巴瘤（T-LBL）患者、4名慢性髓系白血病（CML）患者、2名噬血细胞性淋巴组织细胞增多症（HLH）患者、2名慢性粒单核细胞白血病（CMML）患者和1名再生障碍性贫血-阵发性夜间血红蛋白尿（AA-PNH）患者。共有114名患者接受了单倍体HSCT，7名患者接受了MSD-HSCT。移植后，56名患者出现了移植物抗宿主病（GVHD），26名患者出现了骨髓抑制。

具体的诊断和治疗流程如下：对于疑似CNSIs的患者，如果可能的话，通常在症状出现后的48小时内进行计算机断层扫描（CT）和/或磁共振成像（MRI）以及腰椎穿刺。由2-3名传染病专家组成的团队根据《中国神经外科中枢神经系统感染诊断与治疗专家共识》（2021年版）做出最终判断。¹² 具体的临床诊断标准包括：发热、颅内高压症状、脑脊液浑浊或脓性、白细胞增多、葡萄糖<2.2 mmol/L以及脑脊液葡萄糖/血糖比值≤0.4。² 根据临床诊断结果，在标本涂片、引流管头和脑脊液中发现了阳性微生物培养结果（排除污染和定植情况）。由于大多数患者无法耐受活检，且液体G/GM检测并非常规检查，我们的回顾性研究仅考虑了临床症状（如发热和颅内高压）、脑CT/MRI异常、脑脊液的常规和生化异常以及脑脊液中检测到的病原体。据此调整了治疗方案。

共有69名患者（57.02%）被诊断为CNSIs。在诊断过程中，mNGS表现出出色的效能，其灵敏度为94.20%（95%置信区间[CI]：85.82–98.40），特异性为78.85%（95% CI：65.30–88.94），阳性预测值（PPV）为85.53%（95% CI：75.58–92.55），阴性预测值（NPV）为91.11%（95% CI：78.78–97.52），准确率为87.60%（95% CI：80.38–92.89）。相比之下，CMT的灵敏度为5.80%（95% CI：1.60–14.18），特异性为100.00%（95% CI：93.15–100），PPV为100.00%（95% CI：39.76–100），NPV为44.44%（95% CI：35.26–53.92），准确率为46.28%（95% CI：37.17–55.57）。我们发现mNGS在灵敏度、NPV和准确率方面均优于CMT（p < 0.001）。

我们还分析了mNGS对不同类型病原体的诊断效能。对于病毒感染，mNGS的灵敏度为96.23%（95% CI：87.02–99.54），特异性为85.29%（95% CI：74.61–92.71），PPV为83.61%（95% CI：71.91–91.85），NPV为96.67%（95% CI：88.47–99.59），准确率为90.08%（95% CI：83.32–94.77）；对于细菌感染，灵敏度为80.00%（95% CI：28.36–99.49），特异性为85.34%（95% CI：77.58–91.22），PPV为19.05%（95% CI：5.45–41.91），NPV为99.00%（95% CI：94.55–99.97），准确率为85.12%（95% CI：77.51–90.94）；对于真菌感染，mNGS的灵敏度为100.00%（95% CI：59.04–100），特异性为92.98%（95% CI：86.64–96.92），PPV为46.67%（95% CI：21.27–73.41），NPV为99.00%（95% CI：96.58–99.97），准确率为93.39%（95% CI：87.39–97.10）。这些结果表明mNGS对不同病原体的诊断效果良好。

在确诊的CNSIs病例中，病原体分布如下：病毒感染52例（52/69，75.36%），真菌感染6例（6/69，8.70%），细菌感染5例（5/69，7.25%），结核感染4例（4/69，5.80%），弓形虫感染1例（1/69，1.45%），以及混合真菌和病毒感染1例（1/69，1.45%）。图1显示了通过CSF mNGS检测到的病原体频率。检测率较高的病原体包括Epstein-Barr病毒（EBV）（25例）、巨细胞病毒（CMV）（11例）、人类疱疹病毒（HHV-6）（10例）、结核分枝杆菌复合体（MTBC）（4例）和Torque Teno病毒（TTV）（4例）。与关于CNS感染罕见性的报告¹³以及偶尔出现的CNS内复制的观察结果¹⁴一致，我们将CSF TTV仅作为假设性发现而非病因诊断。根据mNGS结果，32例（26.45%）患者的抗菌治疗方案进行了调整，其中26例（81.25%）升级了治疗方案（包括3例使用利妥昔单抗），6例（18.75%）降低了治疗方案。在89例（73.55%）患者中，由于mNGS结果和临床反应显示常规治疗足够，未进行任何调整。所有接受升级治疗的患者均显示出临床改善。这些结果证明了mNGS在优化抗菌治疗中的实用性。

图1：

通过mNGS在临床诊断中检测到的病原体频率。mNGS = 宏基因组下一代测序。

我们的研究评估了mNGS在HSCT患者中诊断CNSIs的效能，并证实其在免疫抑制患者中的应用潜力优于CMT。对于不同类型的病原体，mNGS在诊断病毒和真菌病原体方面表现更好，这支持了以往的研究结果。^15–17 对细菌感染的低灵敏度表明需要进一步优化以检测低负荷或混合细菌感染。^16–19 值得注意的是，mNGS对不常见真菌（如Rhizopus, Aspergillus fumigatus）具有敏感性，而这些真菌常被传统检测方法遗漏。²⁰²¹ 这些发现强调了mNGS在检测多种病原体方面的优势，尤其是在低负荷或复杂的CNSIs中，这与以往主要关注病毒和细菌感染的研究不同。此外，mNGS有助于调整抗菌治疗方案。^1617,22,23 然而，其对混合感染的特异性较低，表明可能需要优化检测方案。未来的研究应完善诊断标准，改进生物信息学工具，探索mNGS与其他诊断方法的整合，并提高其成本效益。²⁴ 我们的研究存在一些局限性，包括回顾性和单中心设计，这可能限制了研究结果的普遍性。需要更大规模的多中心队列来验证mNGS的疗效。此外，CNS组织的有限可用性可能导致个别病例中EBV CNSI和CNS-PTLD之间的误分类，这也是一个关键限制因素。

总之，我们的研究表明mNGS作为HSCT后免疫抑制患者CNSIs诊断工具具有巨大潜力，能够显著提高诊断准确性和患者管理效果。需要进一步优化和更大规模的研究来将mNGS全面应用于临床实践。

致谢

作者感谢所有为本文提供指导、启发、讨论话题、观点和论据的专家。同时，我们也感谢中国南京Dinfectome公司提供的mNGS测序和统计分析支持。