新生儿败血症是新生儿期常见的感染性疾病，多起病隐匿，病情进展迅速，易引发严重并发症甚至死亡，早期诊断并明确病原是改善新生儿败血症预后的关键。血培养是诊断败血症的金标准，但血培养阳性率低、耗时长、需要较多血量，在新生儿败血症的诊断中存在很大局限性。本项目组针对血培养的不足，研发了一种基于病原菌16S核糖体核糖核酸(16S ribosomal ribonucleic acid，16S rRNA)基因的新型电化学基因芯片，并在新生儿败血症的病原检测中显示出较大优势，报告如下。

新生儿败血症是病原菌侵入新生儿血循环并在其中生长繁殖所造成的全身性感染。最新发表的一篇系统综述显示新生儿败血症发病率约2.2%，病死率11%～19%^[2]。2013年全球新生儿死因分析结果显示，新生儿败血症致患儿死亡占15.6%，其中晚发型败血症病死率达37.2%，占死因的第1位^[3]。新生儿败血症若未得到及时有效治疗将导致严重并发症甚至死亡，因此尽快明确病原并进行针对性治疗是改善新生儿败血症预后的关键。

血培养是诊断新生儿败血症的金标准，但其阳性率低、耗时长、需要血量多。近年来，分子生物学检测在新生儿败血症中的应用引起了国内外学者的重视，16S rRNA基因检测应用于新生儿败血症的早期诊断取得了令人鼓舞的结果^[4,5]。该方法仅需2～3 h就能检测出血液中是否存在病原菌，还可鉴别细菌种类，为新生儿败血症提供了早期、敏感的病原学诊断依据。本研究采用的基因芯片技术就是基于细菌16S rRNA基因的检测技术。

基因芯片技术是将大量探针分子固定于支持物上，然后与标记样品分子进行杂交，通过检测每个探针分子的杂交信息强度获取样品分子的数量和序列信息，经典荧光基因芯片技术应用较广。童美琴等^[6]研究结果显示，基因芯片技术能快速诊断新生儿败血症，较血培养有更好的敏感性和特异性。杨祖钦等^[7]应用16S rRNA基因芯片技术检测脑脊液中的细菌，结果显示该方法特异性强、敏感度高，需要标本量少，有较好的应用价值。近年电化学基因芯片技术发展迅速，与传统荧光基因芯片技术相比，其操作简单，对检测环境要求低，检测一个样本中的多种细菌只需一份检测试剂和一个检测芯片，不需批量检测，而且检测病原敏感度高，可实现高通量、低成本检测，可用于感染性疾病的早期诊断^[8,9]。

本研究将电化学基因芯片技术用于新生儿败血症的病原检测，设计了针对所有细菌的通用探针和针对表皮葡萄球菌、无乳链球菌、金黄色葡萄球菌、大肠埃希菌、肺炎克雷伯菌等我国新生儿败血症常见病原^[10,11]的特异性探针，结果显示，与血培养相比，电化学基因芯片技术检测阳性率高、耗时短、需血量少。血培养阳性率低是新生儿败血症诊治中的一大难题，近年一项系统综述数据显示，我国疑似败血症的新生儿血培养阳性率约14%^[12]。本研究对306例疑似败血症患儿的血液样本进行检测，血培养阳性率11.1%，但基因芯片通用探针检测阳性率可达17.6%；对于已诊断新生儿败血症的病例，血培养阳性率为34.7%，基因芯片通用探针检测阳性率达53.1%；基因芯片特异性探针共检出32例常见病原阳性，而血培养仅检出20例。电化学基因芯片法可将生物化学反应信号转化成可检测的电信号，大大提高了检测灵敏度，而且检测结果更直观，结果更容易判读。血培养耗时长，鉴定病原一般需要2～3 d，基因芯片法鉴定病原仅需3 h，大大缩短了诊断时间，赢得了早期针对性治疗的宝贵时机。研究显示，血培养阳性率与采血量成正相关，血标本量由1 ml增加至3 ml，血培养阳性率由30%～40%增加至70%～80%^[13]。一般认为新生儿血培养采血量最少1 ml^[14]，且建议从不同部位采双份血以提高血培养的准确性^[15]。但新生儿尤其是小早产儿血容量小，取血困难，不能耐受多次多量采血。电化学基因芯片技术仅需0.5 ml血即可完成病原菌检测，在新生儿败血症的病原检测中有很好的应用前景。

虽然基因芯片法在新生儿败血症病原检测中存在上述优势，但因为还在研发阶段，也有一定的局限性：(1)血标本的前期处理相对复杂，需要专门的分子生物学实验室进行操作；(2)一次性检测细菌的通量有限，需对每个待检细菌设计特异性探针序列，且由于检测芯片的工作电极有限，只能一次性对几种常见菌进行检测；(3)由于未知细菌的16S rRNA基因序列无法确认，因此无法设计特异性探针进行捕获和检测。改进措施：(1)通过优化电化学基因芯片灵敏度，在未来可无需PCR扩增过程，直接对细菌16S rRNA进行检测；(2)优化捕获探针和检测探针的设计，可在芯片上进行更多种类细菌的检测。

综上所述，基因芯片法可快速、灵敏地检测血液中的细菌，且耗血量少，将该方法不断改进与完善，有望成为新生儿败血症早期诊断的重要检测方法。