第 151 章
擊敗感染病原體 — 15
2014年，劍橋大學生物微生物學教授Sharon Peacock寫道：「微生物測序應盡可能接近病人進行。」十多年後，儘管低成本、快速測序技術取得了顯著進展，全球只有少數醫院採用這種方法。這種方法稱為宏基因組學，是對樣本中所有成分進行全面測序分析。它是一種無偏見、直接判定病人病原體的方式，無論是細菌、病毒、真菌還是寄生蟲。不僅能在數小時內識別微生物，序列還能告訴我們是否可能對治療產生抗藥性，並指導適當的抗生素使用。令人驚訝的是，自2014年利用宏基因組學診斷神經黃疸螺旋體病並挽救一名十四歲男孩生命後，這項技術雖然為人所知，卻一直被束之高閣。2023年《華爾街日報》一篇報導以「即使是吃腦變形蟲也無法躲過這尖端診斷技術」為吸睛標題，生動展現了這種診斷方法的優點。
傳統方法，即我所稱的「血液培養文化」，包括採集多份血液及其他相關體液（如痰液、糞便、尿液和腦脊液）送培養，需數天才能讀取結果，判定抗生素抗藥性則更久。在此期間，病人接受「經驗性」抗生素治療，通常是多種強效廣譜抗生素，這些藥物有毒性，且可能無法覆蓋致病病原體。例如，病原體可能是病毒或真菌，而非細菌，或是對所選經驗性抗生素有抗藥性的細菌。有些病原體在培養中生長極慢，需數天才能顯現。然而，我們仍陷於這種培養文化中。
宏基因組學亦稱為「散彈槍」測序，你或許會好奇其操作方式。如圖10.4所示，樣本經提取短DNA片段並快速測序（成本約150至250美元），產生約一億個未分類DNA序列片段。其中約99%為人類DNA，非人類片段才是重點。分離污染物和旁觀者DNA具挑戰，但自動化解讀工具有助完成。借助涵蓋各類病原體的雲端算法庫及人工智能，能準確識別致病元兇。
2020年，加州大學舊金山分校發表了對160名不明感染患者的診斷數據。利用納米孔測序，周轉時間不到六小時，與傳統培養方法相比，對細菌和真菌病原體的診斷高度準確（細菌敏感度79%，真菌敏感度91%；細菌特異性91%，真菌特異性89%）。在倫敦，對34名重症監護室插管患者，痰液樣本宏基因組學在八小時內診斷出除一人外的所有病例（92%）。許多培養陰性（無生長）病例經宏基因組學確診。在上海，對99名患者，宏基因組學診斷出65例，血液培養僅13例；其餘患者無感染證據。法國多中心超過200名患者的最新報告亦顯示快速測序的高檢出率。這些研究表明測序與培養方法互補，但宏基因組學的速度與準確性能提前數天確診病原體並指導正確治療。將病人樣本送至外部公司檢測會造成數日延誤，接近血液培養結果回報時間。除宏基因組學外，還有超快速肽測試可診斷敗血症並評估抗菌抗藥性，亦可取代血液培養。必須強調的是，及時給予適當治療是敗血症患者預後的關鍵決定因素。