MolYsis™ 宿主 DNA 去除技术提升真实世界中的 mNGS 检测性能

2022-07-01 10:36 来源:丁香园 作者:
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高占比的宿主 DNA 是影响 mNGS 检测性能的关键因素

宏基因组测序(mNGS) 已经逐渐成为临床鉴定感染病原微生物的重要分析手段。然而在真实世界中,临床样本中往往存在大量的人源核酸(占比 >99.9%),而微生物核酸丰度占比相对较低 (占比 <0.1%),想象一下大海捞针,这就是临床样本中检测病原微生物时遇到的真实情况。 

宿主 DNA 过载会影响检测性能:分析灵敏度低(低载量病原漏检)、精准度差(由于结果隐藏在不到 0.1% 的数据中,任何一步的操作偏差而导致的低技术稳定性)、干实验部分受干扰而特异性不足、无法检测或很难获得满意的耐药和毒力基因结果;另外,患者负担额外测序产生的时间和费用成本等等。

以 BAL/血液/PJI 样本为例,仅仅依靠生物信息工具来去除人源 DNA 是无法满足要求的,二代测序后细菌 reads 占比是远远低于总 reads 数的,从而导致 NGS 的分析灵敏度不足。

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图 1

然而,无限增加的测序深度不能满足实际的需要:一般达到平台期(20M)后,再次增加测序深度,无法有效提升检测性能,但同时增加了 TAT 时间和患者的经济负担,从而患者获益下降。

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图 2

宿主 DNA 去除,可以实现更高效富集病原而显著提升检测能力:1)去宿主核酸会提升病原占比,产生较高的 RPM (Reads per Million, 每 1M 数据量测到的序列数),推测原因可能是去宿主核酸有助于提高各种微生物检出率。2)不同检测流程比较中,去宿主核酸流程 CV 值较低,可能是因为去宿主核酸后提升病原体序列数,促使结果更稳定。因此,宿主 DNA 去除是目前提升 mNGS 性能的更优选择,也被广泛使用。

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图 3

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图 4

MolYsis™ 技术如何工作

MolYsis™ 是一个用于宿主 DNA 去除的独有的专利技术,在去除宿主 DNA 的同时,可以实现更好的保留富集并获取样本中存在的各种病原微生物,并且不受微生物种类的影响,适用于各种体液、血液、组织、拭子样本。目前有手工和自动化两种选择,以满足不同应用场景的需要。另外,MolYsis™ 所有试剂是在高标准超纯的环境下生产的 DNA-free 试剂,不引入并消除任何外源微生物 (比如工程菌等)的影响,从而确保真实世界中检测的特异性。欧洲 Geneva University hospital, switzerland 的一项研究表明,应用 MolYsis™ 技术,可以提升病原微生物 DNA 的测序深度至几百倍以上。

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图 5

以 BAL 样本为例,应用 MolYsis™ 技术后,总 Reads 数减少 10 倍的同时,病原及耐药基因检测灵敏度增加 470 倍。降低时间和费用成本同时显著提升 NGS 分析灵敏度。

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图 6

以上,我们深入探讨了宿主 DNA 对 mNGS 分析的不利影响,以及 MolYsis™ 技术如何帮助您解决这一具有挑战性但常见的问题。 

我们希望 MolYsis™ 技术对您的研究和工作有所帮助。

如果您对 MolYsis™ 技术感兴趣想了解更多请联系我们中国办公室:

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Email: meng@molzym.com

Tel:182 214 10540


参考文献:

1. Leo et al.(2017) Int.J.Mol.Sci.18,2011

2. Thoendel et al.(2016) J Microb Methods 127(2016)141-145

3. Gyarmati et al. (2016) Sci Rep 6, 23532

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5. Han Dongsheng et al (2019) J Critical reviews in microbiology 45:5-6, 668-685

6. Adapter from Leo et al. (2017)Int.J.Mol.Sci.18.2011

编辑: 朱卿

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