宏基因组测序在PCR阴性监测样本子集中鉴定潜在呼吸道病原体

为何隐匿的病原体关系到所有人

当你喉咙痛或咳嗽时，医生通常依靠快速实验室检测寻找流感或COVID-19等常见病原体。但当这些检测结果显示“未发现任何病原体”，即便你明显感觉不适时，会发生什么？这项研究通过一种强大的基于DNA的方法，揭示了常规检测可能漏检的病原体，呈现出更复杂的呼吸道感染图景，并探讨未来如何更好地监测它们。

超出常规检测面板的视野

在COVID-19大流行期间，加州开展了一项大规模项目，在多个县的门诊收集样本以监测呼吸道感染。每位受检者的鼻腔或咽拭子都用常用的检测面板检测，这些面板针对的是一份固定的病毒和细菌清单，另有单独检测SARS-CoV-2的项目。超过一半的样本对清单上的所有病原体均呈阴性，尽管患者有明显的感冒或流感样症状。本文作者挑选了其中305份“疑难”样本，以及26份已知阳性的样本，看看更先进的测序方法能否揭示其中真正存在的病原体。

读取样本中的全部遗传物质

研究团队没有仅问“病毒X是否存在？”，而是采用宏基因组测序，实际上在问：“这个样本中存在哪些遗传物质，不论它们是什么？”他们首先从每个拭子中提取全部DNA和RNA，将其扩增以达到可供分析的量，然后送入高通量测序仪。在部分样本中，他们还加入了“捕获探针”步骤，用以富集病毒遗传物质，从而更容易发现那些可能被大量人类或细菌核酸淹没的病毒。随后，计算机程序将数百万段短的遗传片段与大型参考数据库比对，以识别样本中存在的病毒、细菌和真菌。

发现被忽视的病毒与微生物

即便在常规方法检测为阴性的样本中，测序方法仍在约5%的样本里检测到人类呼吸道病毒。这些包括C型流感病毒、人类博卡病毒、鼻病毒，甚至有少数SARS-CoV-2感染是常规检测漏检的。对于许多这些病毒，团队几乎恢复了完整基因组，使他们能够判断这些毒株彼此之间以及与其他地区和年份中发现的病毒的亲缘关系。他们还发现部分样本中由单一细菌或真菌占主导，例如某些莫拉氏菌（Moraxella）、绿脓杆菌属（Pseudomonas）或青霉属（Penicillium）物种，这提示这些细菌或真菌可能参与呼吸道疾病，或至少影响气道局部的微生物群落结构。

被漏检的感染能教给我们的东西

通过重建完整的病毒基因组，研究人员能够判断，例如相邻县的博卡病毒株几乎相同，提示局部传播；而每例鼻病毒感染往往涉及不同的毒株，其中一株与最近描述的新型鼻病毒密切相关。他们还观察到富集病毒步骤显著提高了病毒遗传物质的数量和完整性，尤其是对像C型流感这样更难检测的病毒。同时，许多阴性样本仍未显示出明确病原体，这强调了部分呼吸道症状可能来自非感染性原因、样本质量差，或微生物丰度太低而难以检测。

这对未来健康监测的意义

在日常临床护理中，快速的靶向检测很可能仍将是主力：它们比测序更便宜、更快、也更易实施。但这项研究表明，当这些检测结果为空白——尤其在严重或不明原因的病例中——广泛的宏基因组测序可以揭示隐匿的感染、识别罕见或不寻常的病毒，并提供用于追踪变异体的完整基因组。随着该技术变得更实惠和标准化，它有望成为对常规检测的有力补充，帮助公共卫生官员更早发现新威胁，并更好地理解多种病毒、细菌和真菌在社区中的流行状况。

引用: Mascarenhas, A.C., Kantor, R.S., Thissen, J. et al. Metagenomic sequencing identifies potential respiratory pathogens in PCR-negative subset of surveillance samples. Sci Rep 16, 9308 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-025-33917-4

关键词: 呼吸道感染, 宏基因组测序, 病毒监测, 诊断检测, 病原体发现