纽约(基因组网)-利用基于捕获的靶向测序，哥伦比亚大学的研究人员开发了一种方法，可以从临床样本中识别所有已知的致病菌以及已知的耐药性和毒力因素。
据报道，与无偏高通量测序相比，该技术降低了检测极限，并使血液样本的细菌读数增加了1000倍。
这种名为BacCapSeq的新方法是在伊恩·利普金(Ian Lipkin)的实验室中开发的，并在昨天发表于mBio．
利普金实验室最近开创了一种类似的基于病毒捕获的方法，称为VirCapSeq之前报道．利普金说，新的细菌方法“在原理上是相同的”。
他说:“它提供了与VirCapSeq相同的富集，但它也允许我们检测培养后很早期出现的微生物耐药性的生物标志物。”
BacCapSeq使用了大约420万个寡核苷酸的探针集。它能检测到307种细菌，包括所有已知对人类致病的细菌，以及根据未来可能致病的可能性选择的其他细菌。
用于细菌鉴定的探针使用病原体系统资源集成中心(帕特里克)的数据库，哥伦比亚大学的研究小组只选择了每个细菌物种的一个基因组。
重要的是，BacCapSeq方法还可以在培养后短时间内检测出抗微生物药物耐药性。因此，该探针寡核苷酸组还包括一个针对2169个已知抗微生物耐药性基因和30178个已知毒力因子的子集。这个子集是根据综合抗生素耐药性数据库(卡)及毒力因子资料库(VFDB）.
该小组将目标序列数据过滤到大约100万个基因，并将这些基因发送到罗氏测序解决方案公司，在那里根据打印限制再进行过滤。最终的4,220,566个寡核苷酸的平均长度为75个核苷酸，平均熔体温度为79°C，平均探针间距离为121个核苷酸。
在耐药性评估中，细菌被直接从样品中取出，立即置于抗生素中，然后在短短3小时的培养后，测试就可以检测出表明耐药性存在的标记物。
在mBio在该研究中，BacCapSeq的性能使用加有细菌核酸的人全血核酸、加有细菌细胞的全血和从临床微生物实验室获得的血液培养样本进行评估。
该方法从血液样本中读取的次数增加了1000倍，与传统的高通量测序相比，检测极限更低，每个样本只有500万次读取。
与商业化的基于多路聚合酶链反应(pcr)的传染病检测面板相比，VirCapSeq在一次测试中可以检测出约20种不同的病原体，其数量是前者的15倍。
另一方面，宏基因组测序对于无偏见的传染病检测，可以潜在地检测到任何存在的有机体。然而，利普金指出，尽可能快速、方便和廉价地获取数据对诊断工作很重要，而宏基因组学还不符合这一要求。
他解释说:“这些捕获方法使你比无偏见的高通量测序或宏基因组测序获得更多的灵敏度，因为所有的测序都投资于感兴趣的目标。”
除了灵敏度，专注于使用目标捕获还可能通过降低所需的读取总数来降低成本。利普金强调了他的实验室最近的合作工作与日内瓦大学合作还有一个团体在乌干达使用VirCapSeq将ID所需的读取量从3亿减少到300万。
最后，靶向测序的生物信息学更直接，因为结果不需要与大量可能的匹配进行比较，这将潜在地节省时间和人工成本。更高的灵敏度还可以提高吞吐量，并且在给定的运行中拥有更多的样本也可以降低成本。
利普金说:“我们已经计划一次运行96个样本，这只是一个开始。”此外，他指出，更快完成测序的方法即将出现，“无论是在[牛津]纳米孔系统，还是类似的东西。”
其他研究小组使用测序来检测传染病。例如,弗莱实验室采用16S rRNA测序和18S rRNA测序进行检测。还有一些人正在研究单细胞测序的方法，例如使用液滴微流体，或使用方法全基因组测序一旦病原体被确定，就可以测定其耐药性。
Lipkin认为，BacCapSeq也可以作为发现工具来开发更好的诊断方法。“现在，我们正在使用测序来完成这项工作，但我们可以用它来发现生物标记物，这将使我们能够做一些事情，如一致PCR、微阵列和其他方法，使我们能够找出在给定的个体中使用哪种抗生素是合适的。”
对于病毒，除了流感和疱疹，没有太多的药物可以用来治疗感染。但对于细菌来说，BacCapSeq是“一个重要的进步”，Lipkin说，因为正确的ID和耐药性信息可以调整抗生素的选择。“这就像精准医疗，只不过是针对微生物学，”他说。
利普金说，哥伦比亚集团有两个商业化计划。首先，它将分发探测集。
他说:“我们正在与纽约州卫生部沃兹沃斯中心验证VirCapSeq，以便在CLIA实验室中使用。”该团队计划对BacCapSeq探针集进行同样的处理。
他说，最终目标是在3小时或更短的时间内识别病原体、耐药性和毒力标记。
利普金说:“我们预计，在未来几年内，这将成为可能。”他说，目前，周转时间可能在24到36小时之间，这至少比基于培养的药物敏感性分析的3到5天周转时间要快得多。
哥伦比亚大学也将为这项技术申请专利，使其进入商业市场。该方法可以立即用于研究目的，但就患者样本的使用而言，它将需要满足CLIA使用的标准。该小组还打算通过美国食品和药物管理局与一个尚未确定的商业实体合作进行检测。