宏基因组长读长测序在疱疹性葡萄膜炎诊断中的应用

Application of Metagenomic Long-Read Sequencing for the Diagnosis of Herpetic Uveitis

作者信息Yoshito Koyanagi, Ai Fujita Sajiki, Kenya Yuki, Hiroaki Ushida, Kenichi Kawano, Kosuke Fujita, Hideyuki Shimizu, Daishi Okuda, Mitsuki Kosaka, Kazuhisa Yamada, Ayana Suzumura, Shu Kachi, Hiroki Kaneko, Hiroyuki Komatsu, Yoshihiko Usui, Hiroshi Goto, Koji M Nishiguchi
PMID40244604
发布时间2025-04-01
DOI10.1167/iovs.66.4.50

实验完整度

研究包含临床样本(房水)的回顾性横断面研究,明确设计mPCR阳性/阴性对照,采用两种流动池(Flongle、MinION)对比,并评估敏感性、特异性及相关因素,但缺乏功能验证或机制验证。

主要模型

葡萄膜炎患者房水样本(43例) mPCR阳性疱疹病毒组(20例) mPCR阴性对照组(23例)

重点核对

样本类型:房水样本,储存于-80°C 分组:mPCR阳性(20例)与阴性(23例)对照 检测平台:Oxford Nanopore MinION平台,使用Flongle和MinION流动池 敏感性:Flongle 60%(12/20),联合MinION后75%(15/20) 特异性:mPCR阴性样本均未检出病毒DNA,特异性高

摘要

目的:探讨纳米孔宏基因组分析(NMA)与多重聚合酶链反应(mPCR)阳性和阴性对照相比,检测疱疹病毒的敏感性和特异性。方法:本研究纳入43例葡萄膜炎患者,这些患者已通过房水样本的mPCR筛查了眼内疱疹病毒感染。将mPCR后储存的房水样本进行全基因组扩增、长读长测序,并使用Oxford Nanopore MinION平台上的Flongle流动池分析系统发育微生物组成。对于mPCR阳性但Flongle流动池阴性的样本,额外使用MinION流动池进行长读长测序,该流动池能够获取更多的序列数据。将NMA检测疱疹病毒的敏感性和特异性与mPCR阳性和阴性对照进行比较。结果:使用Flongle流动池的NMA在mPCR阳性样本中检出病原病毒的比例为60.0%(12/20)。使用MinION流动池进一步分析,在最初未检出的8个样本中成功鉴定出3个样本的病毒DNA片段,使总敏感性达到75.0%(15/20)。长读长测序检出的所有病毒与mPCR检测诊断出的病毒一致,且mPCR阴性的样本均未通过长读长测序检出疱疹病毒DNA。结论:对于检测致病性疱疹病毒DNA片段,NMA显示出合理的敏感性和高特异性。我们的研究强调了纳米孔测序在促进葡萄膜炎诊断进一步进展方面的潜力。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
评估纳米孔宏基因组分析(NMA)检测疱疹性葡萄膜炎患者房水中疱疹病毒DNA的敏感性和特异性,并与mPCR金标准比较。
核心机制
文中未明确说明
主要证据
NMA使用Flongle流动池检测到60.0%的mPCR阳性样本,追加MinION流动池后敏感性提高到75.0%;所有NMA检出的病毒与mPCR一致,且mPCR阴性样本均未检出病毒DNA。
研究意义
纳米孔测序有望促进葡萄膜炎诊断的进一步进展,尤其在病原体检测方面,有助于识别未确诊的感染性葡萄膜炎。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

样本收集与mPCR初筛

确定患者房水中是否存在疱疹病毒(HSV1、HSV2、VZV、EBV、CMV),并作为NMA检测的对照标准。

回顾性收集43例葡萄膜炎患者的房水样本,使用mPCR检测疱疹病毒,其中20例阳性、23例阴性。

2

DNA提取与全基因组扩增

从房水样本中提取并扩增病毒DNA,以获得足够量进行纳米孔测序。

使用QIAamp MinElute Virus Spin Kit提取病毒DNA,使用REPLI-g UltraFast Mini Kit进行全基因组扩增。

3

纳米孔长读长测序(Flongle流动池)

利用Flongle流动池进行宏基因组测序,检测样本中的疱疹病毒DNA。

对全部43个样本进行Flongle流动池测序,使用EPI2ME Labs分析病原体,使用Pavian可视化系统发育组成。

4

追加测序(MinION流动池)

对Flongle流动池检测阴性的mPCR阳性样本,使用更大通量的MinION流动池增加数据量,以提高检测敏感性。

对8个Flongle阴性样本进行MinION流动池测序,结果有3个样本检出CMV。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
QIAamp MinElute病毒旋转离心柱试剂盒QIAGEN--
REPLI-g UltraFast迷你试剂盒QIAGEN--
Qubit双链DNA定量检测试剂盒Thermo Fisher ScientificQ32850
Qubit 4.0荧光计Thermo Fisher ScientificQ33238
快速测序试剂盒Oxford Nanopore TechnologiesSQK-RAD004
TapeStation 4150自动化电泳系统Agilent TechnologiesG2992AA
Agilent基因组DNA ScreenTapeAgilent Technologies5067-5365
Agilent DNA梯Agilent Technologies5067-5366
Flongle流动池Oxford Nanopore TechnologiesFLO-FLG001 R9.4.1
MinION流动池Oxford Nanopore TechnologiesFLO-MIN106D R9.4.1
MinKNOW软件Oxford Nanopore Technologies22.05.5

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
样本收集与mPCR初筛
患者纳入标准、样本类型(房水)、mPCR检测方法、阳性/阴性判定标准
阅读提示:Methods 中的 Study Design and Participants 和 Sample Collection
DNA提取与扩增
样本体积、提取试剂盒、扩增试剂盒、扩增时间范围
阅读提示:Methods 中的 DNA Purification and Nanopore Long-Read Sequencing Protocol
纳米孔测序
测序平台、流动池类型、输入DNA浓度、运行时间
阅读提示:Methods 中的 DNA Purification and Nanopore Long-Read Sequencing Protocol
数据质量控制
测序质量参数、数据量、过滤标准
阅读提示:Methods 中的 DNA Purification and Nanopore Long-Read Sequencing Protocol 和 Supplementary Table S1