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NGS如何拯救一个年轻的生命

2014.2.28

  在AGBT 2014上,来自加州大学旧金山分校的Joe DeRisi讲述了一个真实的故事,新一代测序如何拯救了一个年轻的生命。当时,这个故事并未引起太多注意,因为当天正好赶上Oxford Nanopore发布数据。幸好,Keith Robinson在Omics Omics上复述了这个故事。

  故事的主人公是一名14岁的男孩,他出生时患有严重联合免疫缺陷综合征(SCID)。早些时候他曾接受了骨髓移植手术。2013年夏天,他曾在波多黎各和佛罗里达州度假。他们家有许多猫(弓形虫病?)。

  这名男孩最初患上结膜炎,再后来是葡萄膜炎。之后他多次就医,白细胞数量也在不断升高。考虑到患者的复杂背景,有时医生认为是感染,有时认为是移植物抗宿主病,或者是SCID复发。然而,感染的各种检测,利用培养物和PCR,都表现出阴性。于是,诊断检测越来越侵入,开始脊椎穿刺。最终,男孩在医院里呆了一个多月,病情不断恶化,但仍没有明确的病因。

  无奈之下,医生找到DeRisi,希望通过测序的方法来寻找这个神秘的病原体。他们从脑组织活检中纯化出DNA,并通过MiSeq系统进行测序。从DNA到结果的整个过程用了2天。

  测序结果表明,序列reads大部分属于人类,但有400+ reads定位到钩端螺旋体(Leptospira),这是一种可引起脑炎的螺旋体,往往表现为眼部感染。进一步测序发现它是一种在加勒比海很常见的菌株。之后,医生采用大剂量青霉素治疗,男孩开始恢复。同时,CDC开展了钩端螺旋体的特异PCR,但结果为阴性(这项检测的灵敏度仅为60%)。

  这个故事强调了NGS在危重病急救中的作用,也谈到了NGS在临床上所面临的挑战。Keith Robinson认为,新一代测序系统还可以进一步改进,以便处理这些紧急的病例。

  例如,DeRisi谈到第一天的大部分时间都用于文库制备上。那么,文库制备的时间是不是能进一步缩短?目前的确是有一些快速操作,Illumina也有,如Nextera XT。此外,操作中能不能增加一个步骤,去除人类DNA?是否能使用无PCR或低PCR的步骤,既加速样品制备,又减少残留污染的风险?

  对于平台选择,DeRisi此次使用MiSeq,也有一些人支持Ion Torrent的平台。Robinson认为,一些新兴的平台是不是也能够以此为目标呢?例如Oxford Nanopore的平台。它有足够的火力来检测病原体,而且无需PCR。当然,数据分析也是亟待改进的另一方面。

  故事中的英雄人物Joe DeRisi也并非常人。他是基因组学技术的先锋,在2003年曾率先开发出基因芯片来检测SARS病毒。近年来,他们实验室一直积极采用测序等方法来研究传染病,如疟疾、SARS和未知的病毒病原体。如今,他们还活跃在3D打印领域。

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