宏基因组二代测序在中性粒细胞缺乏伴发热的肿瘤患者中的临床应用与价值

常莹莹，朱斌

复旦大学附属肿瘤医院药剂科，复旦大学上海医学院肿瘤学系，上海 200032

中性粒细胞缺乏（粒缺）伴发热患者是一个特殊的疾病人群。由于患者免疫功能低下、炎症相关临床症状和体征常不明显，病原菌及感染灶也不明确，如未及时给予恰当的抗菌药物治疗，可导致相关感染的死亡率较高［1］。而早期精准的抗病原学治疗，可以帮助医生和临床药师及时优化抗菌药物和抗病毒药物的使用，提高药物的有效性，改善患者的预后。传统检测技术受多种因素影响，具有阳性率低、耗时长、对检测人员水平要求高等问题，进而可导致诊断延迟或疏漏等问题［2］。宏基因组二代测序（metagenomic next-generation sequencing，mNGS）能直接检测标本中的全核酸片段，经生物信息学分析，可鉴定标本中的核酸的种类，并可获得病原体的序列数、覆盖度等定量分析数据［3］。与传统检测方法相比，mNGS具有病原覆盖度广、灵敏度高、无需培养、利于发现新的病原体等优势［4-5］。目前，mNGS用于重症感染患者较多，但针对肿瘤患者出现粒缺伴发热的临床应用相对较少。因此，本研究通过分析1例肿瘤患者放化疗后粒缺伴发热的治疗过程，探讨mNGS在有粒缺伴发热症状的肿瘤患者中的临床应用价值。

1 病例资料

患者1例，男性，58岁，在无明显诱因下，于2020年1月出现咳嗽咳痰症状并逐渐加重，经确诊为右肺非小细胞肺癌后，在本院行依托泊苷注射液联合顺铂同步化疗，2个疗程后患者因出现严重的胃肠道反应拒绝继续化疗，此后定期进行复查随访。患者于2021年4月复查发现双肺多发转移，腰椎、骶骨转移及脑转移，患者于5月17～20日行脑转移灶放疗（病史中并未详细记载患者放疗的剂量）；5月17～28日行骨转移灶放疗，并于5月21日排除化疗禁忌后给予注射用奥沙利铂联合依托泊苷注射液化疗。6月1日血常规结果显示：白细胞（white blood cell，WBC）0.08×109/L，红细胞（red blood cell，RBC）2.20×1012/L，血红蛋白（hemoglobin，HGB）69g/L，血小板（platelet，PLT）50×109/L。因患者出现Ⅳ度粒缺伴发热，Ⅱ度血小板减少，于2021年6月1日转入重症监护室（intensive care unit，ICU）进一步治疗。

患者转入ICU后，精神萎靡，体温37.7℃，血常规显示WBC＜0.4×109/L，中性粒细胞绝对计数（absolute neutrophil count， ANC）未测出，HGB 60g/L，PLT 37×109/L；血液标本生化结果显示C反应蛋白（C reactive protein，CRP）280mg/L，降钙素原（procalcitonin，PCT）11ng/ml。同时，患者大便次数增多（10次/天），主要为黄色稀水样便。血液标本生化结果显示患者存在低钾血症和低钠血症。

从各项检查指标及临床表现提示患者为Ⅳ度粒缺伴发热、腹泻等感染症状，同时合并贫血及PLT减少，故给予重组人粒细胞刺激因子注射液300μg，qd，升白治疗；重组人血小板生成素注射液15 000U，qd，升血小板治疗；蒙脱石散3g，tid，止泻治疗。医生经验性使用注射用亚胺培南西司他丁钠1g，q8h+注射用醋酸卡泊芬净50mg，qd+注射用替加环素100mg，q12h联合抗感染治疗；同时完善血培养、大便、尿液培养、血液mNGS测序，明确病原菌。患者入住ICU后抗感染治疗见表1。

表1 患者入住ICU后抗感染治疗情况

2 结果

2.1 患者血液mNGS检测结果

2021年6月3日患者血液mNGS检测结果显示革兰阴性菌感染，菌株为解肝素拟杆菌，相对丰度为28.5%；同时存在病毒感染，主要是人巨细胞病毒（cytomegalovirus，CMV）感染，相对丰度为47.5%（见表2）。根据mNGS检测结果，临床药师建议患者加用抗病毒药物更昔洛韦。

表2 血液mNGS检验结果

2021年6月8日患者经重组人粒细胞刺激因子注射液300μg，qd治疗后，WBC和ANC均较之前升高，而血小板计数持续降低（8×109/L）。因此，医生在重组人血小板生成素注射液15 000U，qd的基础上加用马来酸阿伐曲泊帕片60mg，qd，升血小板治疗。为了避免患者出现出血等症状，同时输注血小板。患者在加用盐酸洛哌丁胺胶囊4mg后大便减少，且无腹泻症状。患者经继续抗感染和抗病毒治疗后，其感染指标CRP和PCT水平均较之前明显下降。

2021年6月10日实验室细菌培养为嗜麦芽窄单胞菌和阴沟肠杆菌阴沟亚种。2021年6月11日患者经升白、升血小板药物治疗后好转，腹泻和感染等症状得到较好的控制，各项体征趋于平稳。转入普通病房后，根据6月10日的药敏结果调整抗感染药物（盐酸左氧氟沙星注射液50mg，qd+注射用哌拉西林钠他唑巴坦钠4.5g，q8h），继续治疗5天后出院。

2.2 患者血象检查结果

患者转入ICU后（6月1～11日）血象检查结果见图1。由图1A可见，6月1日患者因粒缺伴发热转入ICU后经重组人粒细胞刺激因子积极升白治疗后，WBC和ANC均逐渐升高达到正常。由图1B可见， 6月1日患者PLT下降至37×109/L，使用重组人血小板生成素4天后降至8×109/L，加用马来酸阿伐曲泊帕片和输注血小板治疗后PLT逐渐升高。

图1 治疗过程中患者外周血白细胞、中性粒细胞和血小板计数动态变化趋势（6月1～11日）

2.3 患者感染指标结果

患者转入ICU后感染指标变化见图2。由图2A可见，6月1日患者出现粒缺伴发热，医生经验性使用注射用亚胺培南西司他丁钠+注射用醋酸卡泊芬净+注射用替加环素联合抗感染治疗后CRP逐渐下降。由图2A可见，PCT由6月1日的0.212ng/ml迅速上升到11ng/ml，根据血液mNGS结果于6月3日加用抗病毒药物更昔洛韦后，PCT逐渐下降至正常。

图2 治疗过程中患者CRP和PCT变化趋势（6月1～11日）

2.4 患者入院后的主要药物治疗

患者入院后，给予其抗感染治疗，同时根据其临床症状进行对症治疗，抗感染治疗药物见表1。6月1日经验性治疗使用注射用亚胺培南西司他丁钠+注射用醋酸卡泊芬净+注射用替加环素覆盖阴性菌、阳性菌和真菌；6月2日患者PCT从0.212ng/ml上升到11ng/ml，提示其感染加重；6月3日mNGS结果显示患者存在CMV感染，故调整治疗方案，加用抗病毒药物更昔洛韦；6月3日至转出ICU期间，患者的感染指标水平持续下降，提示加用更昔洛韦抗病毒治疗对患者的感染起到了一定的控制作用。

3 讨论

3.1 粒缺伴发热症状的经验性治疗

《中国中性粒细胞缺乏伴发热患者抗菌药物临床应用指南》［1］（2020年版，以下简称“指南”） 指出，超过80%的血液肿瘤患者和10%～50%的实体肿瘤患者经化疗（≥1个疗程）后会出现与粒缺有关的发热。粒缺伴发热患者的临床表现常不典型，感染部位不明显或难以发现，病原菌培养阳性率低。50%感染部位明确的患者中，最常见的感染部位是肺，其后依次为上呼吸道、肛周和血液等［6-8］。

我国粒缺伴发热患者的流行病学资料大多来源于血流感染数据，病原菌主要以革兰阴性杆菌为主，占50%以上［1］。革兰阴性杆菌感染的主要病原菌为大肠埃希菌、肺炎克雷伯菌、铜绿假单胞菌，革兰阳性球菌感染的最常见病原菌为葡萄球菌［9-11］。治疗开始前进行危险分层并确定患者的感染部位，后续经验性选择治疗粒缺伴发热患者的抗菌药物至关重要。抗菌药物的经验选择原则是覆盖可迅速引起严重并发症或威胁生命的最常见和毒力较强的病原菌，同时结合医院及科室感染的流行病学覆盖耐药菌，直至获得准确的病原学结果。

3.1.1 粒缺伴发热合并革兰阳性菌感染

参考指南［1］，在以下几种情况下初始经验治疗需要考虑覆盖革兰阳性菌：① 在最终鉴定结果及药敏试验结果报告前，血培养结果显示革兰阳性球菌感染。② 临床疑有严重的相关导管感染。③任意部位的皮肤或软组织感染。④耐甲氧西林金黄色葡萄球菌、耐万古霉素肠球菌或耐青霉素肺炎链球菌定植。⑤严重黏膜炎且已接受氟喹诺酮类药物预防和头孢他啶经验性治疗。若该患者不存在以上任何一种情况，同时其mNGS未测得革兰阳性菌，不予考虑使用万古霉素覆盖革兰阳性菌。

3.1.2 粒缺伴发热合并革兰阴性菌感染

指南［1］中，针对革兰阴性菌、粒缺伴发热患者升阶梯策略的经验性抗菌药物常选择头孢他啶、哌拉西林/他唑巴坦或头孢哌酮舒巴坦，降阶梯策略的经验性抗菌药物则以碳青霉烯类抗菌药物为主［1］。

本病例于肺癌放化疗后出现粒缺伴发热、严重腹泻等症状。入院前后白蛋白水平一直较低（23～48mg/L），且CRP和PCT水平均较高，提示患者长期处于营养不良状态，并存在严重感染。因患者无明确的感染部位，且无病原菌诊断结果。参考指南［1］，考虑患者具有复杂的临床表现，应经验性使用碳青霉烯类抗菌药物覆盖革兰阴性菌。患者为肺癌晚期，出现粒缺伴发热后转入ICU，并存在耐药菌感染的危险因素。本院ICU常见的耐药菌为多重耐药的鲍曼不动杆菌，故经验性治疗考虑碳青霉烯类药物联合注射用替加环素覆盖耐药菌株。本病例于6月1日转入ICU后进行了实验室培养和血液mNGS测序，结果提示患者存在革兰阴性菌（解肝素拟杆菌）感染。因此，选择注射用亚胺培南西司他丁钠联合注射用替加环素治疗该患者符合指南中经验性选择抗菌药物的治疗原则。对于一般患者，抗菌药物治疗无效时，可以考虑抗真菌药物治疗。但对于ICU的患者，把握好治疗时机至关重要，同时应联合抗真菌药物注射用醋酸卡泊芬净治疗。

3.1.3 粒缺伴发热合并CMV感染

mNGS检测结果显示，患者同时合并CMV感染。CMV属于疱疹科病毒，在普通人群中感染率较高，大多数呈临床不显性感染或潜伏感染，对于免疫力低下者易致严重病症甚至致死性疾病［12］。因恶性肿瘤患者的自身免疫功能低于正常人，经放化疗后其免疫力低下，体内潜伏的CMV可能被激活进而引起严重的感染，导致病情加重，严重影响患者的生活质量［13］。本病例处于肺癌晚期，使用注射用奥沙利铂+依托泊苷注射液联合化疗后出现粒缺伴发热症状，免疫力低下，易使CMV激活从而诱发感染。同时，mNGS检测结果显示患者存在CMV感染，故加用更昔洛韦抗病毒治疗。经治疗后患者的感染指标水平明显下降。

3.2 mNGS的临床应用价值

3.2.1 mNGS的应用优势

mNGS作为一种独立于微生物培养之外的新型检测手段，以其高通量、耗时短、无偏倚的特点在临床工作中已逐渐得到认可，不仅可用于多种病原体的检测，如细菌、真菌、病毒、寄生虫等，也可用于多种标本的检测，如痰液、血液、脑脊液、肺泡灌洗液、组织等［14］，与传统检测技术相比表现出了良好性能。从接收样本到完成数据分析，mNGS的周转时间为6h～7天，平均在48h左右［15-16］。与传统的实验室检测技术相比，mNGS大大缩短了检测时间，不仅为医生使用抗菌药物提供了用药依据，而且能够更好地把握用药时机。

相关研究发现［17］，mNGS有以下3个方面的优势：①mNGS的敏感性高于传统培养，在结核、真菌、病毒和厌氧菌诊断方面优势更明显。②抗菌药物使用对mNGS的影响小于传统培养，根据检测结果可以调整抗菌药物的治疗方案。③mNGS对免疫抑制宿主感染的病原体诊断具有重要的参考价值，在病毒和细菌诊断方面mNGS阳性率是传统方法的3倍以上，同时mNGS比传统方法具有更高的阴性预测值［18］。

3.2.2 mNGS在重症感染患者中的应用

目前，mNGS已经纳入的病原体有8000余种，其中包括3000余种细菌、4000余种病毒、200余种真菌和140余种寄生虫，为疑难危重症及罕见病原微生物感染的诊断提供了有效的技术手段［19］。对于脓毒症、免疫抑制宿主并发严重感染、重症肺部感染等疾病二代测序具有较高的临床应用价值，能够快速、精准地找到病原体；另外，对于抗菌药物治疗方案的制定和治疗效果的评估具有一定的指导作用［20-21］。

3.2.3 mNGS在肿瘤患者粒缺伴发热中的应用

《宏基因组高通量测序技术应用于感染性疾病病原检测中国专家共识》［22］（2021年版）已建议将mNGS用于严重感染性疾病，尤其是免疫受损的患者。且Tang等［23］研究表明，mNGS在原发性免疫缺陷患者的病原诊断，尤其是条件致病菌和混合感染方面具有优势。粒缺伴发热属于血液系统疾病治疗中的常见急重并发症，早期有效的治疗能缩短病程、降低病死率。康磊等［24］通过对56例粒缺伴发热的白血病患者使用mNGS和传统病原检测进行研究，发现mNGS对患者常见病原菌的阳性检出率高于传统病原检测（80.4% vs 58.9%），对真菌或细菌合并EB病毒（Epstein-Barr virus，EBV）和CMV在内的混合感染的检出率也远高于传统病原检测，这与Fang等［25］的研究结果基本一致。朱珊等［26］对116例粒缺伴发热患儿的病原体进行mNGS检测，阳性检出率达67.2%，且检测到的病原体种类多，具有高效、准确的特点。提示mNGS可以作为传统检测手段的补充检查，在粒缺伴发热肿瘤患者的治疗中具有重要临床应用价值。

综上所述，对于粒缺伴发热的患者，尽快明确病原菌对抗菌药物的选择至关重要。对于传统粒缺伴发热患者的常见病原菌，医生根据经验往往仅会考虑细菌或真菌，而忽略病毒。对于恶性肿瘤患者而言，其自身免疫力均低于正常人，尤其是放化疗后患者的免疫功能会变得更差，而此时人体内潜伏的CMV会被激活且大量复制，可能会造成感染器官的损伤甚至危及生命，因此不能忽略病毒感染这一关键因素。mNGS可以对细菌、真菌、病毒等多种病原体进行检测，且检测周期较短，可以快速明确地诊断多种病原菌，为临床用药提供参考依据。