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Relapse or Reinfection? WGS准确鉴别

RIFAQUIN是南非的一种结核病患者化疗方案,即使用大剂量的利福喷汀(rifapentine)及莫西沙星(moxifloxacin)进行治疗。作者选取曾接受过RIFAQUIN方案治疗但病情复燃的患者(即治疗失败),分别采集了治疗前及病情复燃后的样本,评估WGS技术对于复发或再感染的区分能力,同时,又将WGS技术与MIRU-VNTR分型方法进行了比较。结果发现,对区分复发和再感染的能力,WGS与MIRU-VNTR相当,但WGS能识别混合感染,还可获得基因分型信息,同时WGS能鉴定已知的或新的耐药标记。

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如何评价结核病(TB)的治疗效果是很复杂的,因为当病情复燃的时候,是有两种可能,一种是患者首次患病时的病原(内在的)引起的复发,另一种是外源的TB病原引起的再感染。20世纪60年代至80年代,受限于技术条件而无法进行这二者的区分,所有经治疗后病情复燃的情况,都归为了“复发”。

20世纪80年代以后,发明出了一系列基于基因组的方法,主要用于MTB的菌株分型,比如IS6110 RFLP、spoligotyping及MIRU-VNTR分型等。部分实验室开始用这些方法来区分复发和再感染,最初使用IS6110 RFLP分型方法,后来采用MIRU-VNTR技术,但其它更多实验室依旧没有进行区分。

MIRU-VNTR操作比较方便,有相对合适的分辨力以及结果可读性好,因此受到欢迎。近来,由于WGS可识别SNPs的更高分辨率,其在TB流行别学相关工作上有着越来越广的应用。

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作者选取了36个患者的成对菌株样本(72个样本),即治疗前的菌株及治疗后的病情复燃培养阳性菌株,分别测得了高质量的基因组序列,并成对进行SNPs比较。其中,32对菌株检出较少的SNPs(≤5),这些患者认为是治疗后的复发,即治疗失败。其它3对菌株有较显著的差异,SNPs数分别为737,>1000,>1000,判断为再感染的患者。另外,有一对样本检出57 个SNPs,可能是再感染,但也可能是混合感染,SNPs数量可能并不准确。

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系统发生重构显示,有些来源于不同患者的菌株,却有高度的一致性。某患者治疗前的菌株样本,与另一个患者在接受治疗6个月以后的样本显示高度一致,这很像是是交叉感染事件。虽然无法排除实验室搞混样本的可能性,但也足以证明了WGS更高的分辨力,可以鉴定实验过程中发生的错误,这使得WGS也可作为一种质量控制手段,用以提高实验数据的整体质量。

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总结:

在前基因组(pre-genomic)时代,治疗后的病情复燃都归为了复发,这可能有多种原因,一方面当时的再感染比例较低,另一方面,WGS技术的费用及时间成本较高,同时WGS为患者的诊疗能提供的帮助比较有限。

随着基因组数据及基因型、表型的相关性信息越来越多,WGS除了为治疗效果提供了有力的基因组证据之外,还能提供更多的具有价值的信息并反馈应用到疾病诊疗及流病工作上。此外,在结核病高发区域,再感染或混合感染的几率较大,菌株水平的准确区分变得很有必要,有利于在这些地区开展新的药物临床实验,这种情况下,WGS也应该是所选用的更有效方法。

文献:Witney A A, Bateson A L E, Jindani A, et al. Use of whole-genome sequencing to distinguish relapse from reinfection in a completed tuberculosis clinical trial:[J]. Bmc Medicine, 2017, 15(1):71.

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