2018年感染病原高通量基因檢測轉(zhuǎn)產(chǎn)BGISEQ-50、MGISEQ-200及MGISEQ-2000平臺以來,華大醫(yī)學(xué)感染防控事業(yè)部至今完成了6萬余例檢測。依托高質(zhì)量的測序數(shù)據(jù)和優(yōu)良的平臺穩(wěn)定性,發(fā)表了30余篇高水平的科研論文,為感染宏基因組學(xué)技術(shù)的更大規(guī)模應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。
傳染病到今天為止還是人類的最大危害,建國初期我國的人均預(yù)期壽命只有41歲,其中最重要的因素就是天花、結(jié)核等重大傳染病的危害。新中國成立后,經(jīng)過多年努力,很多重大傳染病得到有效的控制。改革開放以來,國家建立起一整套重大傳染病基礎(chǔ)研究、預(yù)防控制的公共衛(wèi)生體系、如乙肝、結(jié)核等眾多傳染病得到有效控制,人均壽命大幅提高。
但今天我國的感染防治形勢依然嚴(yán)峻,中國每年的感染病例大于10億人次,雖然絕大多數(shù)感染病例都可以通過常規(guī)的酶聯(lián)免疫、核酸檢測方法進(jìn)行診斷,但其中有大約2000萬人次的重癥、疑難感染病例,常規(guī)手段很難奏效。例如在疑難重癥方面,常規(guī)的細(xì)菌培養(yǎng)方法只能回答不到20%的的臨床問題。
高通量測序作為新的工具平臺,能夠更好地回答這些醫(yī)學(xué)問題,并且還有很大的潛力可以挖掘。同時,隨著測序成本不斷下降,疑難感染診斷的測序方法將進(jìn)一步普及,感染或?qū)⒊侥[瘤和無創(chuàng)產(chǎn)前,成為高通量測序最大的應(yīng)用領(lǐng)域。
病原高通量測序方法回答更多臨床問題
傳統(tǒng)病原診斷中,針對病原顆粒、代謝產(chǎn)物、抗原抗體、病原核酸等不同的病原樣本,需要涂片培養(yǎng)、質(zhì)譜生化、免疫學(xué)以及PCR等多種方法,每種方法能夠檢測的病原類型十分有限,因此臨床上還需要憑借醫(yī)生經(jīng)驗進(jìn)行診斷。
但華大醫(yī)學(xué)感染防控事業(yè)部基于BGISEQ-50、MGISEQ200、MGISEQ-2000開展的PMseq?病原微生物高通量基因檢測,不需要預(yù)先假設(shè),采用宏基因組測序(mNGS)直接提取感染標(biāo)本中全部微生物的核酸進(jìn)行高通量測序,通過微生物專用數(shù)據(jù)庫比對和智能化算法分析,獲得疑似致病微生物的種屬信息,無偏性的檢測細(xì)菌、真菌、病毒、寄生蟲等7944種病原體,可以協(xié)助鑒定新發(fā)、猜錯、低濃度病原體及混合感染病原體,為疑難危重特殊感染提供快速精準(zhǔn)診斷依據(jù)。
三款測序儀形成高中低搭配
華大醫(yī)學(xué)感染防控事業(yè)部開展病原宏基因組測序,以BGISEQ-50、MGISEQ200、MGISEQ-2000為組合,形成優(yōu)勢互補(bǔ)的高中低搭配——樣本量較少時使用BGISEQ-50,樣本量適中時使用MGISEQ-200,樣本量較大時使用MGISEQ-2000。
BGISEQ-50是一款專注、快速的桌面型測序儀,采用加載系統(tǒng)集成化設(shè)計,制備好的DNB無需測序儀以外的配套設(shè)備即可自動化完成樣本加載到芯片上。這款測序儀的意義在于,第一次將疑難危重感染高通量測序的臨床價格降低到了三四千元,為感染病宏基因組學(xué)技術(shù)的較大規(guī)模應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。
MGISEQ-200是一款高效、專注的桌面型測序儀,其搭載的BAST旁路輔助替代技術(shù),能夠極大程度上減少試劑損耗量,適用于靶向DNA和RNA測序、微生物檢測、小型基因組測序等多種應(yīng)用,支持多種讀長,優(yōu)化了不同讀長的測序時間,能夠靈活滿足不同應(yīng)用場景下的通量和時間要求。
MGISEQ-2000是一款全面靈活的大中型基因組測序儀,采用全新的載片系統(tǒng),能夠靈活支持多種不同的測序模式,適用于科研和臨床等多個應(yīng)用領(lǐng)域。同時優(yōu)化升級了光學(xué)及生化系統(tǒng),能夠在較短時間內(nèi)完成完整的測序流程,帶給使用者更加精簡流暢的測序體驗。MGISEQ-2000性能優(yōu)異、穩(wěn)定性極高,應(yīng)用于感染檢測時,單個標(biāo)本數(shù)據(jù)量更大,檢測敏感度進(jìn)一步提高。
三款測序儀均以華大智造獨有的DNBSEQ?測序技術(shù)為核心,該技術(shù)包含DNA單鏈環(huán)化和DNB制備、規(guī)則陣列芯片、DNB加載、cPAS聯(lián)合探針錨定聚合技術(shù)、雙端測序技術(shù)、堿基識別算法等。在擴(kuò)增原理上相當(dāng)于始終用文件原件進(jìn)行復(fù)印,有效避免了傳統(tǒng)的PCR測序方法中用復(fù)印件復(fù)印時出現(xiàn)的錯誤積累,具有高準(zhǔn)確性、低重復(fù)序列率、低標(biāo)簽跳躍的重要特性。
用戶聲音:
華大集團(tuán)傳染病首席科學(xué)家陳唯軍:相比BGISEQ-50平臺,在同樣經(jīng)濟(jì)成本的情況下MGISEQ-2000平臺數(shù)據(jù)覆蓋度提高了一倍,腦脊液樣本的臨床敏感性從48%左右提高到了60%左右。在成本可控的前提下,隨著測序深度的進(jìn)一步提高,未來reads數(shù)達(dá)到100M時將能回答80%的臨床問題,這款機(jī)型將有望推動感染性疾病宏基因組學(xué)的更大范圍的臨床運用。MGISEQ-2000真的是一款好的平臺,穩(wěn)定性十分優(yōu)秀,非常感謝智造平臺提供這么好的機(jī)器。除了生產(chǎn),隨著大醫(yī)院對華大智造的逐步認(rèn)可,未來MGISEQ-2000也有望進(jìn)入大型醫(yī)院。
華大醫(yī)學(xué)感染防控事業(yè)部市場經(jīng)理孫經(jīng)夢: “MGISEQ-2000性能優(yōu)異、穩(wěn)定性非常好,單個標(biāo)本數(shù)據(jù)量增大,檢測敏感度進(jìn)一步提高,成本也將進(jìn)一步降低,可以更好的滿足臨床疑難危重感染的精準(zhǔn)診斷需求,讓病人更加受益。
外地+本地化兩種模式
華大醫(yī)學(xué)感染防控事業(yè)部接收外部醫(yī)院的送檢樣本,目前與全國600余家醫(yī)院建立了合作,累計檢測疑難危重患者樣本達(dá)到6萬余例,為疑難重癥感染的高通量測序積累了重要數(shù)據(jù),為臨床感染性疾病精準(zhǔn)診治提供了寶貴依據(jù)。
同時,華大醫(yī)學(xué)感染防控事業(yè)部還積極推進(jìn)感染病宏基因組學(xué)技術(shù)的本地化應(yīng)用,目前與北京協(xié)和醫(yī)院、復(fù)旦大學(xué)附屬中山醫(yī)院、東南大學(xué)附屬中大醫(yī)院等多家國內(nèi)標(biāo)桿醫(yī)院達(dá)成合作,這些醫(yī)院已通過BGISEQ-50平臺實現(xiàn)了檢測本地化,讓感染精準(zhǔn)診斷更加快速便捷。
外臨床科研成果
在于全國頂級醫(yī)院的合作過程中,基于華大智造BGISEQ-50、MGISEQ200、MGISEQ-2000測序平臺產(chǎn)生的數(shù)據(jù),北京協(xié)和醫(yī)院、復(fù)旦大學(xué)附屬華山醫(yī)院、復(fù)旦大學(xué)附屬中山醫(yī)院、北京兒童醫(yī)院等多家單位在Journal of Neurovirology、Journal ofInfection、Clinical Infectious Disease等SCI期刊上發(fā)表了30余篇高水平科研論文。
未來展望
工具和技術(shù)的進(jìn)步,最終的目的是回歸患者。高通量測序方法解決了臨床疑難危重感染病例的診斷需求,未來隨著測序深度的進(jìn)一步提高,還將能回答更多臨床問題,同時測序成本和測序時間也將持續(xù)降低和縮短,感染病宏基因組學(xué)將實現(xiàn)更大規(guī)模的普及,為感染患者提供更經(jīng)濟(jì)、準(zhǔn)確、及時的臨床診斷,推動我國感染疾病防治再上新臺階。