秘鲁亚马逊地区人类免疫缺陷病毒感染者的神经系统感染的临床和宏基因组学特征

Clinical and Metagenomic Characterization of Neurological Infections of People With Human Immunodeficiency Virus in the Peruvian Amazon

作者信息Hannah E Steinberg, Prashanth S Ramachandran, Andrea Diestra, Lynn Pinchi, Cusi Ferradas, Daniela E Kirwan, Monica M Diaz, Michael Sciaudone, Annie Wapniarski, Kelsey C Zorn, Maritza Calderón, Lilia Cabrera, Viviana Pinedo-Cancino, Michael R Wilson, Cesar Ramal Asayag, Robert H Gilman, Natalie M Bowman, Toxoplasmosis Working Group in Peru, Catherine Apaza, Melanie Ayachi, Oliver A Bocanegra, Jeroen Bok, Linda Chanamé Pinedo, Marilly Donayre Urquizo, Renzo Gutierrez-Loli, Gaston Pinedo, Grace Trompeter, Sory Vazquez, Deanna Zhu
PMID37965640
发布时间2023-10-27
DOI10.1093/ofid/ofad515

实验完整度

中

研究包含临床队列分析、病原体靶向检测(qPCR、CrAg)及mNGS对部分样本的诊断性能评估,但缺乏功能或机制验证。

主要模型

HIV感染者队列

重点核对

参与者纳入标准:年龄≥18岁,HIV感染确诊,入组前6个月内出现神经系统症状 脑弓形虫病定义:T gondii qPCR阳性,Ct≤37 隐球菌性脑膜炎定义:CrAg-LFA阳性(血清或CSF) mNGS病原确认标准:≥1条序列完全比对、一致性≥99%,且为显著异常值

摘要

背景:神经系统机会性感染在人类免疫缺陷病毒(HIV)感染者中导致显著的发病率和死亡率,但诊断困难。方法:对秘鲁伊基托斯140名有急性神经系统症状的HIV感染者,通过脑脊液弓形虫定量聚合酶链反应(qPCR)评估脑弓形虫病,并通过血清或脑脊液的隐球菌抗原试验(CrAg)评估隐球菌性脑膜炎。使用标准统计学方法评估组间差异。对部分样本进行脑脊液宏基因组二代测序(mNGS),以比较标准诊断方法并确定额外的诊断。结果:通过qPCR诊断27名参与者患有脑弓形虫病,13名通过CrAg诊断患有隐球菌性脑膜炎。与无脑弓形虫病的参与者相比,格拉斯哥昏迷评分异常(P = .05)、单侧局灶性运动体征(P = .01)、巴宾斯基反射阳性(P = .01)和头颅CT多发灶(P = .002)与脑弓形虫病相关。畏光(P = .03)和头颅CT无病灶(P = .02)与隐球菌性脑膜炎相关。42份样本的mNGS发现了8例脑弓形虫病、7例隐球菌性脑膜炎、5例可能的结核性脑膜炎,以及乙型肝炎病毒(n = 1)和pegivirus(n = 1)的偶然检测。mNGS与弓形虫qPCR的阳性一致率为71%,阴性一致率为91%。mNGS对隐球菌诊断的敏感性为78%,特异性为100%。结论:仅34%的参与者通过任何方法诊断出感染,这证明了在该人群中诊断神经系统机会性感染的挑战,并强调需要更广泛、更敏感的检测方法用于中枢神经系统感染。

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
秘鲁亚马逊地区HIV感染者中神经系统机会性感染的临床特征和诊断挑战是什么,mNGS能否帮助诊断?
核心机制
文中未明确说明具体机制,但指出脑弓形虫病与免疫功能低下(低CD4)和病变负荷相关;隐球菌脑膜炎与高抗原负荷相关(prozone效应)。
主要证据
140名HIV感染者队列中,qPCR诊断27例脑弓形虫病,CrAg诊断13例隐球菌脑膜炎;mNGS在42例中额外识别出3例弓形虫阳性、5例结核分枝杆菌序列等。
研究意义
研究指出当前诊断工具敏感性有限,mNGS有潜力增加诊断率并识别意料之外的病原体,但需改进检测敏感性和实施可行性。

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

队列组建与临床评估

描述HIV感染者的基线特征并识别潜在的神经系统感染病例。

从秘鲁伊基托斯地区医院招募140名HIV感染者,通过问卷、体格检查、神经系统检查和血液检查收集临床数据。

2

病原学靶向检测

通过标准诊断方法(qPCR、CrAg)确定脑弓形虫病和隐球菌性脑膜炎的诊断。

对CSF样本进行T gondii qPCR;对血清或CSF进行CrAg-LFA;部分参与者仅接受其中一项检测。

3

影像学评估

评估头颅CT发现与病原学检测结果的相关性。

由神经科医生按标准化问卷回顾头颅CT,记录病灶数量、性质等,并与qPCR结果比较。

4

宏基因组二代测序

评估mNGS对CSF样本的诊断价值并识别标准检测可能遗漏的病原体。

对42份剩余CSF样本提取核酸,构建文库并进行Illumina NovaSeq测序,使用CZ ID分析病原序列,并与qPCR和CrAg结果比较。

5

统计分析

评估临床因素与感染诊断及预后的关联,并分析mNGS的诊断性能。

采用卡方、Fisher精确、Kruskal-Wallis、Mann-Whitney U检验比较组间差异;采用Poisson回归估计患病率比;计算mNGS与标准检测的一致性、敏感性和特异性。

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
隐球菌抗原侧向层析试纸IMMY--
NEBNext Ultra II RNA和DNA文库制备试剂盒New England Biolabs--
Illumina NovaSeqIllumina--

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
队列招募
参与者年龄≥18岁、HIV感染确诊、6个月内出现神经系统症状;需验证知情同意和各机构伦理批准
阅读提示:Methods: Patient Consent Statement, Study Site and Population
脑弓形虫病诊断
T gondii qPCR检测使用CSF样本,Ct值≤37为阳性;需验证qPCR具体方法(文中未提供)
阅读提示:Methods: Definition of Cases; Supplementary Methods
隐球菌性脑膜炎诊断
CrAg-LFA检测血清或CSF,阳性判读标准;需验证具体检测步骤和试剂型号(IMMY)
阅读提示:Methods: Definition of Cases; Supplementary Methods
宏基因组测序
样本选择标准(剩余CSF体积充足)、文库制备方法(NEBNext Ultra II试剂盒)、测序平台(Illumina NovaSeq)及平均测序深度
阅读提示:Methods: CSF Metagenomic Next-Generation Sequencing; Supplementary Methods
mNGS数据分析
CZ ID pipeline参数、病原鉴定阈值(≥1 read, ≥99% identity)、异常值判读标准
阅读提示:Methods: CSF Metagenomic Next-Generation Sequencing