Blood Science综述 | 徐春晖/冯四洲/张旭艳总结血浆游离DNA宏基因组测序在血液病患者感染诊断中的应用价值与挑战

白血病、淋巴瘤和再生障碍性贫血等血液病患者，受基础免疫功能缺陷、化疗、造血干细胞移植（HSCT）及免疫抑制治疗影响，感染风险显著升高。该人群感染临床特征特殊：症状不典型、感染灶隐匿，混合感染、难培养病原体感染高发。一旦病原学诊断延迟或抗感染治疗选择不当，患者的死亡风险将明显增加。传统微生物学检测，例如微生物培养、涂片镜检，用于血液病感染诊断存在明显局限：检测周转时间长；经验性抗菌药物使用后灵敏度大幅下降；检测基于预设病原体，检测谱狭窄，常常延误关键治疗决策。相比之下，宏基因组二代测序（mNGS）具有无偏倚、广覆盖的检测特征。对于血液病患者，血浆是mNGS最常用标本，获取简便。血液中的微生物核酸绝大多数以游离形式存在，因此血浆游离DNA（cfDNA）-mNGS应用最为广泛。凭借检测周转快、可检出罕见病原体、识别混合感染等优势，该技术迅速应用于这一高危人群的感染诊断。

近日，中国医学科学院血液病医院（中国医学科学院血液学研究所）徐春晖副主任技师、冯四洲主任医师和深圳市宝安区人民医院张旭艳副主任医师合作在Blood Science上发表了题为Application value and challenges associated with plasma cell-free DNAmetagenomicsequencing technology in the diagnosis of infections in patients with hematological disorders的文章，该综述系统阐述了cfDNA-mNGS在血液病患者感染诊断中的应用价值与挑战。

一、主要临床应用场景

1. 中性粒细胞缺乏伴发热

受原发病、化疗、免疫治疗和移植等因素影响，超过80%的血液病患者会出现中性粒细胞缺乏（粒缺）伴发热。患者往往无明显感染灶，感染诊断尤其困难。患者的感染病原谱十分广泛，同时混合感染也十分常见，可同时合并细菌（含多重耐药菌株）、真菌和病毒感染。如在感染诊断前使用抗菌药物，会进一步降低微生物培养的灵敏度，导致病原学诊断延迟，从而影响患者预后。

血浆cfDNA-mNGS在这一场景中的价值主要体现在三个方面。

第一，cfDNA-mNGS检测无偏向性，病原阳性率可达67.6%-84.9%，高于传统微生物检测。检测周转时间仅24-48 h，可以更快指导治疗调整。

第二，cfDNA-mNGS受既往抗菌药物使用影响相对较小。一项研究显示，采样前24小时内未使用和使用抗菌药物的患者，cfDNA-mNGS阳性率分别为81.5%和88.9%；同期血培养阳性率却从23.8%下降至13.5%。这说明即使患者已经接受经验性治疗，cfDNA-mNGS仍可保留较高的检出能力。

第三，cfDNA-mNGS可发挥“液体活检”的作用。深部感染灶释放的微生物DNA可进入血液，因此，即使患者缺少明确的局部症状，或者腹腔脓肿、肺部感染等部位难以取样，也可能通过血浆发现病原线索。

2. 血流感染

血液病患者属于血流感染（BSI）高危人群，粒缺阶段BSI发生率可达20%-30%。其病原体以革兰阴性菌为主，耐碳青霉烯菌株的流行，进一步增加了治疗难度；真菌性血流感染同样多见，以念珠菌属最为常见，也可见镰刀菌、毛孢子菌感染。

与血培养相比，cfDNA-mNGS不仅检出率较高、报告时间短，其病原核酸的可检出时间也更长。一项研究发现，cfDNA-mNGS检出病原体的中位持续时间为4天，而血培养仅为1天。此外，cfDNA-mNGS持续阳性是感染性休克、发热迁延、28天死亡率升高的独立危险因素。这提示动态cfDNA-mNGS监测可以反映病原体清除水平、预测感染不良结局、评估抗感染疗效。

3. 局灶性感染

血液病患者局灶感染起病隐匿、症状不典型，容易形成深部病灶。重度粒缺患者极易发生侵袭性真菌（曲霉、念珠菌）、病毒（巨细胞病毒、呼吸道病毒）及特殊病原体感染，其中以肺部最为常见。

当无法从感染病灶直接取样时，cfDNA-mNGS是非常重要的无创检测手段，尤其是侵袭性真菌感染。有研究显示，在血液病患者毛霉病诊断中，cfDNA-mNGS相比传统微生物检测可将确诊时间提前12天。对于非曲霉类侵袭性霉菌感染，其敏感度可达79.2%，明显高于曲霉感染的31.4%。此外，侵袭性念珠菌病可能形成肝、脾、肾或脑等器官脓肿，血培养阳性率有限；对于临床高度怀疑深部念珠菌病的患者，cfDNA-mNGS检出念珠菌可支持侵袭性念珠菌病诊断。

4. 少见或难培养病原体感染

诺卡菌、军团菌和分枝杆菌等病原体通过常规培养难以检出，或者培养时间过长。cfDNA-mNGS可直接识别其核酸片段，绕过培养环节，缩短诊断时间。

由于检测不受预设靶标限制，它还可以检出常规检测通常未覆盖的弓形虫、肺孢子菌等病原体。将病原体鉴定至属或种水平，有助于临床由经验性广谱治疗转向靶向治疗。

二、中国推动mNGS临床普及的实践

尽管cfDNA-mNGS对移植及血液病患者诊断潜力巨大，但全球临床普遍化开展仍存在多重阻碍：单次检测约2000美元；样本送检中心化实验室，周转时间长；结果解读复杂；缺少统一管理规范，难以融入常规临床流程。

中国逐步形成了“企业开发、医院使用”的本地化模式。检测流程从采样、实验操作、生物信息分析到报告发布均可在医院或本地实验室完成，第三方机构负责建立检测技术和分析流程，医院则结合临床实践持续优化数据库和工作流程。这种模式缩短了周转时间，也减少了因检测机构无法获得完整临床资料而产生的报告偏差。在规范性上，国内不断推动实验室建设以及完善质控管理体系工作，保障检测的准确性与可比性。

在卫生经济学上，已有研究显示在症状出现48 h内开展mNGS对比延迟检测，平均抗感染治疗费用以及平均住院总费用均可显著下降。原因在于mNGS精准鉴定病原体，减少无明确证据前提下的经验性广谱用药，尤其是昂贵抗真菌药物与新型抗感染药物，优化整体医疗支出。

2025 年在本刊发布的《宏基因组二代测序技术在血液病患者感染病原诊断中的应用中国专家共识》，对不同标本中各类微生物的临床意义进行了分级，可辅助临床判读。此外，充分结合临床信息的报告解读，也有助于临床更准确地判断检出微生物的意义。

三、临床应用面临的挑战和思考

首先，cfDNA-mNGS不能完全取代感染部位标本。对于局灶性感染，局部标本中的病原体浓度通常更高。例如，cfDNA-mNGS诊断侵袭性肺曲霉病的敏感度约为31.4%-55.0%，而支气管肺泡灌洗液mNGS的敏感度可达59.6%-82.6%。因此，血浆检测阴性不能排除感染，应尽可能送检感染部位样本。

其次，cfDNA-mNGS目前难以可靠预测细菌耐药性。微生物cfDNA在血浆总DNA中的比例极低，而耐药基因的检出要远比鉴定需要的微生物核酸片段要多，所以低序列病原检出未检出耐药基因不等同于敏感。此外，cfDNA高度片段化、序列短、组装困难，很难确定耐药基因来自哪一个菌种；现有耐药基因数据库与表型药敏结果之间的对应关系仍不完善。

四、未来发展方向

技术层面优化 可采用血浆与血细胞联合检测策略提升病原检出灵敏度；持续完善病原、耐药突变数据库，优化生物信息过滤算法，区分真正致病菌、定植菌与背景污染。同时攻克微生物cfDNA精确定量难题，统一实验与分析标准，夯实检测技术基础。

数据挖掘与智能解读 拓展mNGS数据应用维度， 解析宿主-病原体互作，借助微生物信号评估宿主免疫抑制状态。通过人工智能技术整合临床症状、影像、实验室指标，搭建智能分析平台，实现感染/非感染鉴别、致病微生物甄别，由输出病原体清单升级为提供临床决策参考。

推广落地与普惠建设 依托国产化试剂设备、自动化流程降低检测成本；开展临床研究佐证卫生经济学效益，推动医保覆盖。加强人员培训，建设区域参考实验室，补齐资源有限地区能力短板，促进该项技术规范化普及应用。

五、总结

血浆cfDNA-mNGS凭借无创、广谱、快速和不依赖病原体预判等优势，已经成为血液病患者感染诊断的重要补充工具。它在中性粒细胞缺乏伴发热、血流感染、局灶性感染以及少见或难培养病原体感染中具有突出价值，但仍不能替代感染部位样本与传统微生物学检测手段。

其未来发展重点不是提供更长的“病原体名单”，而是通过标准化质量管理、宿主与病原数据整合及人工智能辅助解释，将mNGS逐步转变为能够支持感染诊断、预后评估和精准用药的临床决策平台。

https://www.ovid.com/jnls/bls/fulltext/10.1097/bs9.0000000000000304~application-value-and-challenges-associated-with-plasma

制版人：十一

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