- 心血管植入物相关感染（CVIAI）是一个重大挑战，对于心脏植入电子设备（CIEDs）的死亡率约为15%，而对于假体瓣膜性心内膜炎（PVE）和血管移植物或内膜移植物感染（VGEI）的死亡率则为15%到80%。
- 快速识别病原体对于早期启动有效的CVIAI治疗至关重要，而血液培养目前仍是诊断的金标准。
- 然而，依赖生长的培养方法可能由于感染由挑剔性微生物引起或患者曾接受抗生素治疗而导致灵敏度下降。
- 正因如此，通过血液培养进行病因明确的CVIAI病例的比例通常较低，约为50%左右。
- 结果，确诊病因通常依赖于来自组织样本或在长时间抗生素治疗后植入物取出的低产量培养。
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由于只有少数CVIAI病例会进行外科修复或设备移除，因此大量病例未能识别出致病微生物。
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分子技术，如广谱PCR或物种特异性PCR，可以克服培养方法的不足。
- 事实上，广谱PCR检测已成功应用于提取的心脏组织，其检测率显著高于传统培养。
- 因此，广谱PCR于2023年被纳入了杜克标准用于感染性心内膜炎的诊断。
- 然而，直接从血液中检测病原体的方法在败血症中大多未能成功，可能是因为病原负荷低于大多数现有PCR试剂的分析灵敏度。
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因此，亟需创新的、适用于外周血并提高灵敏度的、无需培养的检测方法。
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近年来，采用无偏序列测定（即临床宏基因组学）进行假设自由的病原检测的新策略应运而生。
- Microbial cell free DNA-sequencing（mcfDNA-Seq），其靶向微生物脱落到血液中的小片段DNA，已在覆盖面和分析灵敏度方面显示出特别有前景的结果。
- 此方法使得可以直接从败血症患者的血样中进行检测。
- mcfDNA-Seq比传统培养方法更快，因为培养可能需要几天或几周的时间才能检测到生长缓慢的微生物。
- 虽然广谱PCR也加快了诊断速度，但mcfDNA-Seq无需假设，允许通过单一检测广泛检测病原体。
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已有多个商业平台提供mcfDNA-Seq检测，如在美国广泛使用的Karius测试和在欧洲使用的Noscendo的DISQVER。
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最近一项关于败血症患者的研究报告了mcfDNA-Seq与传统血液培养之间93.7%的一致性，并且分子检测的检出率显著提高（169个病因确认病例对比132个）。
- 这使得mcfDNA-Seq在CVIAI诊断中尤为有趣，特别是因为该方法不依赖于难以获取的活检或设备移除。
- 然而，mcfDNA-Seq在CVIAI中的应用经验仍然有限。
- 在一项小规模的概念验证研究中，mcfDNA-Seq在7名VGEI感染患者中检测到了3例病原。
- 另一项针对感染性心内膜炎（IE）患者的研究中，在34名IE患者中（其中22名为PVE，65%），mcfDNA-Seq在24例中（71%）为阳性，包括6名血液培养阴性的心内膜炎患者中的3例（50%）。
- 类似地，在23例确诊的IE病例中，包括12例PVE或CIEDs相关的心内膜炎，mcfDNA-Seq和血液培养的灵敏度都为87%。
- 尽管从抗生素治疗到mcfDNA采样的平均时间明显长于从抗生素治疗到血液培养采样的平均时间（11.7天对比0.09天，p值<0.01）。
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mcfDNA-Seq对抗生素治疗的持续检测结果尤为引人关注，mcfDNA-Seq在治疗后中位数为38.1天仍然可检测，而血液培养的可检测时间仅为3.7天（比例比值，2.952；p值=0.028）。
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近期的摘要评估了mcfDNA-Seq在由金黄色葡萄球菌或表皮葡萄球菌引起的败血症中预测CIED参与的潜力，通过量化血浆中的mcfDNA-Seq读取数。
- 作者建议，将血浆mcfDNA-Seq与相关临床参数结合，可以为识别无需设备移除的患者提供有价值的见解。
- 同样，Eichenberger等（2015）表明，与局部疾病患者相比，患有败血症性和转移性感染的患者mcfDNA-Seq检测阳性的时间较长（22天对比8天，p=0.0054），而接受外科清创或设备移除的患者mcfDNA降解速度更快。
- 因此，mcfDNA-Seq可能能够检测到血管移植物的持续感染。
- 据我们所知，mcfDNA-Seq尚未用于监测无法手术治疗的CVIAI患者接受抑菌治疗时的情况。
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然而，基于上述结果，进一步的研究似乎是必要的，因为该技术可能有助于避免不必要的长期使用抗生素。
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mcfDNA-Seq作为一种诊断工具有一些重要的局限性。
- 一个主要挑战是将测序结果与临床发现相关联的困难，因为微生物DNA的检测并不总是表示活跃的感染。
- 特别是在低读取数情况下，常见污染物（如凝固酶阴性葡萄球菌或皮肤分枝杆菌）可能会显著影响cfDNA测序的分析灵敏度和特异性，这需要根据具体物种、平台和可能的应用设置严格的解释阈值。
- 还存在检测来自无关源（例如，由肠道细菌转移或刷牙引起的短暂性菌血症）的DNA的风险，这可能导致误诊和不必要或过长时间的抗生素治疗。
- 此外，和传统的培养法一样，mcfDNA-Seq也容易受到污染，尤其是在样本采集和后续处理过程中。
- 微生物学家、信息学家和传染病专家的跨学科团队，以及来自患者和对照队列的cfDNA数据库，是解释患者结果的关键。
- 这种方法可以设置测序阈值，确保更准确的结果。
- 此外，尽管该方法能够检测病原体，但它并不一定能提供广泛的基因组覆盖，限制了其预测抗微生物药物敏感性或进行菌株分型的能力。
- 将mcfDNA-Seq纳入常规诊断，即使在大型大学医院中，也面临着显著的挑战，因为其工作流程复杂，需要专门的专业知识，而且缺乏明确的监管框架。
- 这种复杂性，以及缺乏标准化协议，可能会延缓结果的交付，尤其是在CVIAI等复杂病例中，快速获得结果至关重要。
- 确保cfDNA测序的实验室质量控制和认证非常复杂，特别是在平衡上述要求和对快速结果的需求时。
- 此外，积累经验和数据，通过精心设计的前瞻性队列研究，是推动该新兴领域专业化的关键。
- 目前，大多数研究是以病例系列研究的形式进行的，这种研究本身存在偏倚。
- 此外，许多研究由外部商业供应商协助进行，这些供应商通常无法全面获取患者数据和医学专业知识。
- 这突显出验证cfDNA测序临床效用的设计良好的研究的缺乏。因此，这些公司需要对进行严格的同行评审研究负责。
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作为临床微生物学家和传染病专家，我们应该要求设计良好的研究，以更好地定义cfDNA测序的附加价值，然后再倡导将cfDNA检测作为常规方法。
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mcfDNA-Seq在地区医院的应用是一个关键问题，也需要进一步讨论。
- 虽然大型学术中心可能拥有采纳此技术的资源，但地区医院可能会面临成本和物流的挑战，因此提供cfDNA测试的可行性较低。
- 一个解决方案是使用集中实验室，提供快速的cfDNA测序服务，并能在短时间内交付结果，从而帮助进行及时的临床决策。
- 然而，在整个过程中维护数据透明性——包括数据库和控制结果——是至关重要的。
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必须与地区医院的微生物学和传染病专家有效沟通这些信息，以确保结果的准确解释，并结合特定患者的情况。
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一个主要限制因素阻碍了mcfDNA-Seq广泛应用的是其相当高的成本制了其在常规诊断中的可及性，还对该领域大规模独立研究的开展构成了重大挑战。
- 然而，将mcfDNA-Seq纳入前瞻性研究将是识别该测试额外诊断价值并证明保险公司报销的必要前提。
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由于高成本部分归因于相关测序技术和分析的垄断，进一步研究开放的测序管道和数据库，以及利用替代测序平台似乎是必要的。
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总之，mcfDNA-Seq正作为一种有前景、无偏见、非侵入性的CVIAI诊断工具崭露头角。
- 该方法的潜力不仅限于病原体识别，还可能作为潜在的标志物，阐明植入物的实际涉及情况，并评估感染的持续性，特别是在无法进行手术干预的患者中。
- 利用mcfDNA-Seq的能力进行个性化医学可能通过提供关于感染动态和治疗反应的个体化见解，改变诊断格局。
- 然而，想要实现这些潜在的好处，将需要通过设计良好的前瞻性研究对心血管植入物相关感染进行广泛研究，严格的“针对性”纳入标准，聚焦于高风险治疗失败或复发的人群（例如，需要长期抑制性治疗的不可手术治疗的CVIAI感染）。
- 这将需要大学医院主导并支持的更多研究倡议，推动跨学科合作，监督从mcfDNA-Seq采样指征到结果解释的过程，并直接影响患者护理。
- 此外，国家或国际研究资助对于支持该领域独立研究工作，并为住院指征提供足够的保险覆盖至关重要。
- 这种共同努力对于明确mcfDNA-Seq在未来常规诊断工作流中的最终作用至关重要。