mNGS有望成為防堵新興傳染疾病新解方!PCR與次世代定序優劣一次懂

核酸檢測( PCR ) 是這一年來火紅的名詞,疫情催化下即使不是有醫學背景的民眾,也開始對感染檢測有概念,因應新冠肺炎 PCR 在臨床上運用廣泛且成功,但當醫師假設錯誤、或是一個全新病毒出現,未必能及時地找出病原體,仍有其侷限性。

隨著科技日新月異,越來越多專家投入分子診斷領域中,利用總基因體次世代定序(mNGS)有望解決現有檢測困難、突破傳統檢驗瓶頸,國立臺灣大學副校長、臺大醫院內科部主治醫師張上淳坦言:「mNGS 能偵測到各式各樣DNA、RNA,在任何搞不清楚病原時就可以做比對,將是感染症未來前進的重要趨勢。」

患者發燒不是用抗生素就好!張上淳:次世代定序感染症是未來前進趨勢

「到現在還是很多人搞不清楚,以為患者發燒用了抗生素就好。」台灣感染管制學會理事長、台大醫院內科部感染科主任陳宜君簡單一句話,說出民眾常見的迷思之一。

感染症的病原體有細菌、病毒、黴菌、真菌、寄生蟲等,針對不同感染原治療策略不同,仰賴醫師臨床經驗,需要先猜測是哪一種病原體進行培養,但檢測時間長、檢出率低顯示在感染症檢測上仍有許多努力的空間。

現行最先進 PCR 一次最多可偵測 20-30 種病原,仍是有無法找到感染源的問題,台灣兒童感染症醫學會理事長邱南昌解釋:「現有PCR確實有幫助,即使在少量病原體也能偵測,但 PCR 同樣需要先假設是什麼病原體,再去找病原體基因。」在需要猜測條件下,仍是有錯漏的可能。

如今 mNGS 是項無需培養、無需假設的病原基因檢測,此技術透過萃取樣本內的核酸進行大量定序,再藉由病原資料庫比對生物資訊分析,可於一次性、無差別性獲得樣本內微生物的種類與比例基因相關資訊,輔助臨床醫師進行綜合判斷。

此項新技術也已在中國、美國臨床上使用,張上淳認為:「次世代定序運用在未知的病毒上是最好的,一個病人實在不知道他是什麼病毒,不知道是什麼原因造成的感染,這時候就是次世代定序最大的幫助。」

PCR 、 mNGS 兩大檢測利器怎麼用?不同類型患者精準檢測策略

PCR已經是臨床上重要的檢測工具之一, 如今 mNGS 進一步補足過往不足的地方,兩項重要利器該如何運用在現行感染症上?多數專家認為兩種檢測法運用方式、對象均不同,mNGS 並不會取代現行主流診斷工具,而是用另一種輔助角色替臨床醫師解決問題。

 檢測方式可偵測病原數檢測時間適合對象
PCR抽取病毒核糖核酸,以專一性引子及探針偵測單一種病原或多種病原(至多 20-30 種病原)最快2-4小時已有高度懷疑病原
mNGS利用高通量技術大量的核酸定序,比對資料庫內可能的病原體至少上萬種病原最快48小時複雜感染、免疫力較差患者、未知病源之新興傳染疾病

PCR 只能偵測已知、少數,無法大範圍地全部檢視,台大醫院內科部教學部主任盛望徽教授建議:「可以變成兩個步驟,當利用傳統的檢驗、PCR做完以後如果還找不到致病原,這時就可以透過次世代定序進行分析。」

針對不同的患者選擇適當的診斷方式,張上淳說:「如果有明確目標高度懷疑是新冠肺炎,就可以用 PCR 做,時間更快速且較為經濟,但臨床上還有許多疾病是不知道是什麼原因造成的感染,就可以利用次世代定序找出答案。」

國內感染科一直朝向精準診斷、精準治療方向來努力,陳宜君也持相同看法:「一般簡單患者可以用PCR,對於免疫比較弱、混合感染、特殊疾病患者更適合用次世代定序來進行診斷。」

防堵未知病原體!有效進行病原體監測

此外,「新興傳染疾病」更是次世代定序未來運用的重點方向之一,未知微生物不知道怎麼培養,現行病毒培養模式可能培養不出來且風險高,次世代定序透過大量資料庫比對、分析,利用基因監測的方式去做診斷。

利用全序列基因定序的方式,更能精準追蹤病例狀況,陳宜君解釋:「當國外公布某項新傳感疾病的基因定序之後,只要把定序結果拉到資料庫比對後,也可以很快知道國內狀況,或許及早發現台灣也有相關個案,只是當時不知道。」未來能運用的範疇可能超乎想像。

如今次世代定序已經從基礎研究邁向臨床實用的路上,臺中榮民總醫院與亞洲準譯更在今年9月18號舉辦「次世代定序感染應用國際高峰會」,國內外知名學者探討此技術在臨床感染症應用上的發展。

國內感染科專家一致期盼新技術能替更多患者解決困難,當用藥越精準、速度越快,病人活下來的機會就越高,期盼醫界與生技產業合作,才能真正得到新科技帶來的醫學照護。

文、王芊淩/圖、何宜庭

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