病原mNGS和毛霉菌PCR检测诊断血液病患者肺毛霉菌病

doi:10.3969/j.issn.1673-8640.2024.12.003

检验医学 ›› 2024, Vol. 39 ›› Issue (12): 1145-1149.DOI: 10.3969/j.issn.1673-8640.2024.12.003

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病原mNGS和毛霉菌PCR检测诊断血液病患者肺毛霉菌病

徐春晖¹, 周欣悦², 伊慧明¹, 张利宁¹, 陈书连¹, 朱国庆¹, 冯四洲¹()

1.中国医学科学院血液病医院（中国医学科学院血液学研究所）血液与健康国家重点实验室国家血液系统疾病临床医学研究中心细胞生态海河实验室，天津 300020；天津医学健康研究院，天津 301636
2.天津医科大学，天津 300070

收稿日期:2024-07-03 修回日期:2024-08-22 出版日期:2024-12-30 发布日期:2025-01-06
通讯作者: 冯四洲，E-mail：szfeng@ihcams.ac.cn。
作者简介:徐春晖，女，1985年生，硕士，副主任技师，主要从事临床病原微生物检验工作。
基金资助:
天津市科技计划项目(21JCZDJC01170);中国医学科学院医学与健康科技创新工程(2021-I2M-1-017);中国医学科学院医学与健康科技创新工程(2023-I2M-2-007)

Diagnostic roles of mNGS and Mucorales PCR in pulmonary mucormycosis in patients with blood diseases

XU Chunhui¹, ZHOU Xinyue², YI Huiming¹, ZHANG Lining¹, CHEN Shulian¹, ZHU Guoqing¹, FENG Sizhou¹()

1. State Key Laboratory of Experimental Hematology，National Clinical Research Center for Blood Diseases，Haihe Laboratory of Cell Ecosystem，Institute of Hematology and Blood Diseases Hospital，Chinese Academy of Medical Sciences and Peking Union Medical College，Tianjin 300020，China；Tianjin Institutes of Health Science，Tianjin 301636，China
2. Tianjin Medical University，Tianjin 300070，China

Received:2024-07-03 Revised:2024-08-22 Online:2024-12-30 Published:2025-01-06

摘要/Abstract

摘要：

目的探讨宏基因组二代测序（mNGS）和毛霉菌聚合酶链反应（PCR）检测在血液病患者肺毛霉菌病中的诊断价值。方法选取2021年6月—2023年12月中国医学科学院血液病医院66例经mNGS检出毛霉目真菌和39例非毛霉菌感染的血液病患者。收集105例患者196例各类临床样本真菌培养、体检和mNGS检测数据。按照欧洲癌症研究和治疗组织/真菌研究组教育和研究共同体发布的侵袭性真菌病定义共识，分为毛霉菌病组（65例，包括确诊3例、临床诊断8例、拟诊54例）和对照组（40例，其中1例为毛霉目真菌mNGS阳性患者）。比较2组患者的临床特征和实验室检测结果。采用PCR对mNGS结果进行验证。比较毛霉菌PCR检测、毛霉菌传统方法检测单独和联合检测诊断毛霉菌病的效能。结果毛霉菌病组65例患者中，有59例（90.8%）毛霉菌PCR检测阳性；mNGS检出率最高的毛霉菌为根毛霉属（46.2%）。毛霉菌PCR检测血液样本和非血液样本的灵敏度分别为89.7%和76.9%；真菌培养和镜检的灵敏度分别是7.1%和26.2%，传统方法联合毛霉菌PCR检测非血液样本的灵敏度为84.6%。mNGS毛霉菌中位检出时间为1 d，传统方法毛霉菌报阳时间与mNGS中位检出时间相差12 d。结论毛霉菌mNGS和PCR检测较传统方法时间短、灵敏度高，对早期诊断肺毛霉菌病具有一定优势。

关键词: 毛霉菌, 毛霉菌病, 宏基因组二代测序, 聚合酶链反应, 真菌培养, 显微镜镜检, 分子诊断

Abstract:

Objective To investigate the diagnostic roles of metagenomic next-generation sequencing（mNGS） and Mucorales poly merase chain reaction（PCR） detection in pulmonary mucormycosis in patients with blood diseases. Methods From June 2021 to December 2023，66 patients with Mucorales infection and 39 patients with non-Mucorales infection were enrolled from Institute of Hematology and Blood Diseases Hospital of Chinese Academy of Medical Sciences and Peking Union Medical College. The fungal culture，microscopy and nNGS determination data of 196 clinical samples from 105 patients with Mucorales infection were collected. According to the consensus definition of invasive fungal diseases published by European Organization for Research and Treatment of Cancer/Community for Education and Research of Fungal Research Groups，they were classified into mucormycosis group（65 cases，including 3 confirmed cases，8 clinically diagnosed cases and 54 suspected cases） and control group（40 cases，of which 1 case was positive for Mucorales mNGS）. The clinical characteristics and laboratory determination results of the 2 groups were compared. The results of mNGS were verified by PCR. The efficacy of PCR，traditional method single and combined determinations in the diagnosis of mucormycosis was compared. Results Among the 65 patients with mucormycosis，the highest determination rate of mNGS was Rhizobacterium（46.2%），and the PCR results showed 59（90.8%）positive cases. The sensitivities of PCR for determining Mucorales in blood samples and non-blood samples were 89.7% and 76.9%，respectively. The sensitivities of fungal culture and microscopy were 7.1% and 26.2%. The sensitivity of traditional methods combined with PCR for non-blood samples was 84.6%. The median determination time of mNGS for Mucorales was 1 d，and the difference between traditional methods and mNGS for the median determination time was 12 d. Conclusions The determination of Mucorales by mNGS and PCR is shorter and more sensitive than traditional methods，which has advantages in the early diagnosis of pulmonary mucormycosis.

Key words: Mucorales, Mucormycosis, Metagenomic next-generation sequencing, Polymerase chain reaction, Fungal culture, Microscopy, Molecular diagnosis

中图分类号:

R446.1

徐春晖, 周欣悦, 伊慧明, 张利宁, 陈书连, 朱国庆, 冯四洲. 病原mNGS和毛霉菌PCR检测诊断血液病患者肺毛霉菌病[J]. 检验医学, 2024, 39(12): 1145-1149.

XU Chunhui, ZHOU Xinyue, YI Huiming, ZHANG Lining, CHEN Shulian, ZHU Guoqing, FENG Sizhou. Diagnostic roles of mNGS and Mucorales PCR in pulmonary mucormycosis in patients with blood diseases[J]. Laboratory Medicine, 2024, 39(12): 1145-1149.

图/表 3

参考文献 10

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组别	例数	年龄/岁	性别		送检时粒细胞缺乏/ [例（%）]	白细胞计数/ （×10⁹·L^-1）		中性粒细胞绝对数/（×10⁹·L^-1）
组别	例数	年龄/岁	男/[例（%）]	女/[例（%）]	送检时粒细胞缺乏/ [例（%）]	白细胞计数/ （×10⁹·L^-1）		中性粒细胞绝对数/（×10⁹·L^-1）
毛霉菌病组	65	43.5±17.6	47（72.3）	18（27.7）	38（58.5）	0.38（0.21~1.15）		0.11（0.01~1.55）
对照组	40	38.5±15.4	29（72.5）	11（27.5）	13（32.5）	2.54（0.62~4.77）		1.52（0.30~3.22）
统计值		1.494	0.000		6.681	-2.679		-2.922
P值		0.138	0.983		0.010	0.007		0.003
组别	血小板计数/ （×10⁹·L^-1）		基础疾病
组别	血小板计数/ （×10⁹·L^-1）		急性髓系白血病/[例（%）]	急性淋巴细胞白血病/[例（%）]		再生障碍性贫血/[例（%）]	骨髓增生异常综合征/[例（%）]	淋巴瘤/ [例（%）]	其他/ [例（%）]
毛霉菌病组	16.00（10.00~31.00）		33（50.8）	12（18.5）		7（10.8）	7（10.8）	2（3.1）	4（6.2）
对照组	107.50（30.25~125.50）		8（20.0）	8（20.0）		4（10.0）	1（2.5）	9（22.5）	10（25.0）
统计值	-5.442		9.850	0.380					7.611
P值	<0.001		0.004	0.845		1.000^②	0.151^②	0.003^②	0.006
组别	C反应蛋白/ （mg·L^-1）		降钙素原/ （ng·L^-1）	影像特征					既往抗毛霉菌药物^①暴露≥3 d/ [例（%）]
组别	C反应蛋白/ （mg·L^-1）		降钙素原/ （ng·L^-1）	实变/ [例（%）]	晕征/ [例（%）]	多发小结节/[例（%）]	空洞/ [例（%）]	反晕征/ [例（%）]	既往抗毛霉菌药物^①暴露≥3 d/ [例（%）]
毛霉菌病组	103.7±83.9		0.26（0.08~0.68）	56（86.2）	20（30.8）	14（21.5）	6（9.2）	4（6.2）	18（27.7）
对照组	55.3±50.7		0.13（0.06~0.28）	9（22.5）	0（0）	5（12.5）	0（0）	0（0）	2（5.0）
统计值	391.000		-1.696	42.544	15.204	1.365			8.269
P值	0.008		0.090	<0.001	<0.001	0.243	0.080^②	0.295^②	0.004

组别	例数	年龄/岁	性别		送检时粒细胞缺乏/ [例（%）]	白细胞计数/ （×10⁹·L^-1）		中性粒细胞绝对数/（×10⁹·L^-1）
组别	例数	年龄/岁	男/[例（%）]	女/[例（%）]	送检时粒细胞缺乏/ [例（%）]	白细胞计数/ （×10⁹·L^-1）		中性粒细胞绝对数/（×10⁹·L^-1）
毛霉菌病组	65	43.5±17.6	47（72.3）	18（27.7）	38（58.5）	0.38（0.21~1.15）		0.11（0.01~1.55）
对照组	40	38.5±15.4	29（72.5）	11（27.5）	13（32.5）	2.54（0.62~4.77）		1.52（0.30~3.22）
统计值		1.494	0.000		6.681	-2.679		-2.922
P值		0.138	0.983		0.010	0.007		0.003
组别	血小板计数/ （×10⁹·L^-1）		基础疾病
组别	血小板计数/ （×10⁹·L^-1）		急性髓系白血病/[例（%）]	急性淋巴细胞白血病/[例（%）]		再生障碍性贫血/[例（%）]	骨髓增生异常综合征/[例（%）]	淋巴瘤/ [例（%）]	其他/ [例（%）]
毛霉菌病组	16.00（10.00~31.00）		33（50.8）	12（18.5）		7（10.8）	7（10.8）	2（3.1）	4（6.2）
对照组	107.50（30.25~125.50）		8（20.0）	8（20.0）		4（10.0）	1（2.5）	9（22.5）	10（25.0）
统计值	-5.442		9.850	0.380					7.611
P值	<0.001		0.004	0.845		1.000^②	0.151^②	0.003^②	0.006
组别	C反应蛋白/ （mg·L^-1）		降钙素原/ （ng·L^-1）	影像特征					既往抗毛霉菌药物^①暴露≥3 d/ [例（%）]
组别	C反应蛋白/ （mg·L^-1）		降钙素原/ （ng·L^-1）	实变/ [例（%）]	晕征/ [例（%）]	多发小结节/[例（%）]	空洞/ [例（%）]	反晕征/ [例（%）]	既往抗毛霉菌药物^①暴露≥3 d/ [例（%）]
毛霉菌病组	103.7±83.9		0.26（0.08~0.68）	56（86.2）	20（30.8）	14（21.5）	6（9.2）	4（6.2）	18（27.7）
对照组	55.3±50.7		0.13（0.06~0.28）	9（22.5）	0（0）	5（12.5）	0（0）	0（0）	2（5.0）
统计值	391.000		-1.696	42.544	15.204	1.365			8.269
P值	0.008		0.090	<0.001	<0.001	0.243	0.080^②	0.295^②	0.004

患者编号	mNGS			培养			镜检
患者编号	样本类型	结果	报告时间	样本类型	结果	报告时间	样本类型	结果	报告时间
1	血液	小孢根霉	D₀	痰液	阴性	D4	痰液	阴性	D1
				肺泡灌洗液	阴性	D20	组织病理	丝状无隔菌丝	D18
2	肺泡灌洗液	小孢根霉	D₀	肺泡灌洗液	阴性	D0	肺泡灌洗液	阴性	D0
							组织病理	丝状无隔菌丝	D12
3	血液	小孢根霉	D₀	肺泡灌洗液	阴性	D15	组织病理	丝状无隔菌丝	D13
4	血液	微小根毛霉	D₀	痰液	阴性	D2	痰液	阴性	D1
				痰液	阴性	D8	痰液	阴性	D8
				痰液	阴性	D9	痰液	丝状无隔菌丝	D12
				痰液	阴性	D11	痰液	阴性	D2
5	血液	小孢根霉	D₀	肺泡灌洗液	阴性	D6	肺泡灌洗液	阴性	D6
							痰液	阴性	D11
				痰液	阴性	D14	痰液	阴性	D12
				痰液	阴性	D15	痰液	阴性	D13
				痰液	阴性	D18	痰液	阴性	D15
				痰液	阴性	D21	痰液	丝状无隔菌丝	D18
6	血液	灰小克银汉霉	D₀	痰液	小克银汉属	D10	痰液	阴性	D7
							痰液	丝状有隔菌丝	D10
7	血液	米黑根毛霉	D₀	痰液	阴性	D9	痰液	丝状有隔菌丝、丝状无隔菌丝	D8
8	肺泡灌洗液	微小根毛霉	D₀	肺泡灌洗液	阴性	D1	肺泡灌洗液	丝状无隔菌丝	D1
9	血液	微小根毛霉	D₀	肺泡灌洗液	阴性	D43	肺泡灌洗液	丝状无隔菌丝	D37
10	肺泡灌洗液	分枝横梗霉	D₀	肺泡灌洗液	横梗霉属	D2	肺泡灌洗液	丝状无隔菌丝	D2
11	血液	灰小克银汉霉	D₀	痰液	小克银汉属	D15	痰液	丝状无隔菌丝	D14

患者编号	mNGS			培养			镜检
患者编号	样本类型	结果	报告时间	样本类型	结果	报告时间	样本类型	结果	报告时间
1	血液	小孢根霉	D₀	痰液	阴性	D4	痰液	阴性	D1
				肺泡灌洗液	阴性	D20	组织病理	丝状无隔菌丝	D18
2	肺泡灌洗液	小孢根霉	D₀	肺泡灌洗液	阴性	D0	肺泡灌洗液	阴性	D0
							组织病理	丝状无隔菌丝	D12
3	血液	小孢根霉	D₀	肺泡灌洗液	阴性	D15	组织病理	丝状无隔菌丝	D13
4	血液	微小根毛霉	D₀	痰液	阴性	D2	痰液	阴性	D1
				痰液	阴性	D8	痰液	阴性	D8
				痰液	阴性	D9	痰液	丝状无隔菌丝	D12
				痰液	阴性	D11	痰液	阴性	D2
5	血液	小孢根霉	D₀	肺泡灌洗液	阴性	D6	肺泡灌洗液	阴性	D6
							痰液	阴性	D11
				痰液	阴性	D14	痰液	阴性	D12
				痰液	阴性	D15	痰液	阴性	D13
				痰液	阴性	D18	痰液	阴性	D15
				痰液	阴性	D21	痰液	丝状无隔菌丝	D18
6	血液	灰小克银汉霉	D₀	痰液	小克银汉属	D10	痰液	阴性	D7
							痰液	丝状有隔菌丝	D10
7	血液	米黑根毛霉	D₀	痰液	阴性	D9	痰液	丝状有隔菌丝、丝状无隔菌丝	D8
8	肺泡灌洗液	微小根毛霉	D₀	肺泡灌洗液	阴性	D1	肺泡灌洗液	丝状无隔菌丝	D1
9	血液	微小根毛霉	D₀	肺泡灌洗液	阴性	D43	肺泡灌洗液	丝状无隔菌丝	D37
10	肺泡灌洗液	分枝横梗霉	D₀	肺泡灌洗液	横梗霉属	D2	肺泡灌洗液	丝状无隔菌丝	D2
11	血液	灰小克银汉霉	D₀	痰液	小克银汉属	D15	痰液	丝状无隔菌丝	D14

项目	灵敏度/%	特异性/%	阳性预测值/%	阴性预测值/%	约登指数
血液样本
毛霉菌PCR检测	89.7	91.2	94.6	83.8	80.8
非血液样本
培养	7.1	100.0	100.0	25.0	7.1
镜检	26.2	100.0	100.0	29.6	26.2
培养/镜检	26.2	100.0	100.0	28.3	21.4
毛霉菌PCR检测	76.9	100.0	100.0	75.0	76.9
培养/镜检/毛霉菌PCR检测	84.6	100.0	100.0	81.8	84.6

病原mNGS和毛霉菌PCR检测诊断血液病患者肺毛霉菌病

Diagnostic roles of mNGS and Mucorales PCR in pulmonary mucormycosis in patients with blood diseases

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