继续医学教育
纳米孔测序技术在呼吸系统感染性疾病中的应用
杨萍
刘超
沈宁
作者及单位信息
·
DOI: 10.3760/cma.j.cn112147-20211020-00728
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摘要

下呼吸道感染在我国所致的社会和经济负担巨大,针对下呼吸道感染的病原体进行早期快速检测,是提高患者救治成功率的重要途径。经典的微生物分离和培养等传统的病原学检测方法存在如操作复杂、耗时长、阳性率低等诸多局限,因此,临床实践中迫切需求呼吸道病原体的新型快速精准检测方法。近年来,纳米孔基因测序技术飞速发展,其具备长读长、设备便携、可进行实时测序和直接分析等技术优势,使其在呼吸系统感染中的病原学诊断方面展示出了巨大的潜力。本文将从纳米孔测序技术的进展及其在呼吸系统感染性疾病中的应用做一综述,以期为临床病原学快检提供新思路,更好的为临床服务。

引用本文

杨萍,刘超,沈宁. 纳米孔测序技术在呼吸系统感染性疾病中的应用[J]. 中华结核和呼吸杂志,2022,45(04):419-422.

DOI:10.3760/cma.j.cn112147-20211020-00728

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下呼吸道感染在我国所致的社会和经济负担巨大,2019年全球疾病负担研究显示下呼吸道感染性疾病所致伤残调整生命年排在第四位 1 , 2。针对下呼吸道感染的病原体进行早期快速检测,是提高患者救治成功率的重要途径。然而值得注意的是,经典的微生物分离和培养等传统的病原学检测方法存在如操作复杂、耗时长、阳性率低 3 , 4等诸多局限,因此,临床实践中迫切需求呼吸道病原体的新型快速精准检测方法。
随着分子生物学的飞速发展,DNA测序技术应运而生。1977年,一代测序技术Sanger双脱氧链终止法诞生 5,是基因检测的金标准。然而,低通量和高成本大大限制了它的广泛应用。在过去的几十年里,二代测序技术的出现彻底改变了基因组研究领域,其以“鸟枪法”测序为基础,能一次并行对几十万到数千万条DNA分子进行测序,在保证测序精度的前提下,解决了一代测序通量低的问题,因此也被称为高通量测序技术 6。近年来,高通量测序技术逐渐成熟,宏基因组测序病原检测已成为非培养的病原体识别的关键技术之一。该技术无需预设靶向病原体和核酸信息,可对样本中所有病原微生物的核酸进行检测,从而实现病原学的“一网打尽”。然而,宏基因组学二代测序也由于读长短导致多比对效率的问题,且针对检出病原体仍不能有效的获得全基因组精细图谱 7。此外,二代测序存在设备冗杂、检测时限多在24 h以上等问题,无法在短时间内快速检测以及实时监测。近年来,纳米孔基因测序技术飞速发展,其具备长读长、设备便携、可进行实时测序和直接分析等技术优势,使其在呼吸系统感染中的病原学诊断方面展示出了巨大的潜力 8。该技术的原理是根据不同核苷酸碱基通过纳米孔时产生的电信号变化进行测序并且实时分析,其可以覆盖高GC含量的基因组片段,亦可以弥补二代测序现存的缺陷,从而进一步深入挖掘基因组结构产生的变异 9。本文将从纳米孔测序技术的进展及其在呼吸系统感染性疾病中的应用做一综述,以期为临床病原学快检提供新思路,更好的为临床服务。
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附录

问答题(单选题)

1.纳米孔测序技术的原理()

A.双脱氧链终止法

B.鸟枪法

C.不同核苷酸碱基的电信号变化

D.不同核苷酸碱基的荧光信号变化

2.纳米孔测序技术的优势不包括()

A.长读长

B.设备便携

C.实时测序和直接分析

D.高准确度

3.基因检测的金标准是()

A.二代测序技术

B. Sanger测序技术

C.纳米孔测序技术

D.PacBio SMRT测序技术

4.以下说法错误的是()

A.纳米孔测序技术可以检测病原体的单核苷酸突

变,对其进行溯源分析

B.纳米孔测序技术有助于新发呼吸系统传染病的病

原体精准快检

C.基于纳米孔全基因组学测序技术可实现病原体的

重要耐药基因的检出,与临床耐药表型高度对应

D.纳米孔宏基因组学测序与靶向测序在呼吸系统感

染性疾病病原体的检测与特定病原体的高通量检

测与监测方面有重要作用

5.以下不属于纳米孔测序技术的优化方案的是()

A.延长测序与分析时间

B.开发基于高级计算技术的碱基读取方法

C.使用多层纳米孔对每个分子进行多次测序

D.皂苷差异裂解法去除宿主DNA

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A

杨萍, 刘超, 沈宁. 纳米孔测序技术在呼吸系统感染性疾病中的应用[J]. 中华结核和呼吸杂志, 2022, 45(4): 419-422. DOI: 10.3760/cma.j.cn112147-20211020-00728.

B
所有作者声明无利益冲突
C
北京大学第三医院临床队列建设项目 (BYSYDL2019007)
北京市临床重点专科感染疾病中心建设项目 (010071)
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