मेटाजीनोमिक अनुक्रमण वास्तव में क्या करता है
मानक संक्रमण परीक्षण एक बार में एक प्रश्न पूछते हैं: क्या यह फ्लू वायरस है, क्या यह ई. कोलाई है, क्या यह संस्कृति एक ज्ञात बैक्टीरियम को बढ़ाता है। मेटाजीनोमिक अगली पीढ़ी की अनुक्रमण, या mNGS, विपरीत तरीके से काम करता है। यह रक्त, रीढ़ की हड्डी के तरल पदार्थ या ऊतक नमूने में मौजूद डीएनए और आरएनए के हर टुकड़े को निकालता है और सभी को अनुक्रमित करता है, फिर परिणाम की तुलना संदर्भ डेटाबेस के विरुद्ध करता है ताकि जो भी जीव वहां मौजूद हों उन्हें पहचाना जा सके, NCBI के PubMed Central प्लेटफॉर्म पर प्रकाशित तकनीक की समीक्षा के अनुसार।
क्योंकि परीक्षण को अपराधी के बारे में पूर्व परिकल्पना की आवश्यकता नहीं है, यह एक ही रन में बैक्टीरिया, वायरस, कवक और परजीवी को चिह्नित कर सकता है, जिसमें रोगज़नक़ भी शामिल हैं जिन पर एक चिकित्सक ने विचार नहीं किया होगा, समीक्षा कहती है।
कोविड-19 की खोज से रद्द प्रत्यारोपण तक
तकनीक का सबसे स्पष्ट सार्वजनिक प्रदर्शन 2019 के अंत में आया, जब चीनी वायरोलॉजिस्ट्स ने वुहान में अस्पष्ट निमोनिया के मामलों की जांच की और पारंपरिक परीक्षणों से कारण की पहचान नहीं कर सके। मेटाजीनोमिक अनुक्रमण में स्विच करने से आनुवंशिक सामग्री कोरोनावायरस परिवार से मेल खाती हुई दिखी, एक निष्कर्ष BBC Future द्वारा रिपोर्ट किया गया जिसने निदान और COVID-19 के रूप में ज्ञात वैक्सीन कार्य को त्वरित किया।
BBC Future द्वारा उद्धृत व्यक्तिगत रोगी के मामले दांव को दर्शाते हैं। कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय, सैन फ्रांसिस्को में, एक महिला मेनिनजाइटिस और यकृत विफलता के साथ यकृत प्रत्यारोपण के लिए थी जब मेटाजीनोमिक परीक्षण ने हेपेटाइटिस ई वायरस की पहचान की। "हमने उसे एंटीवायरल दवा दी, वह बेहतर हुई, और हमने उसे प्रत्यारोपण से बचाया," UCSF के प्रोफेसर Charles Chiu ने कहा जो रिपोर्ट में उद्धृत है। लंदन के एक अस्पताल में एक अलग पायलट में, एक ही दृष्टिकोण ने एक रोगी में तपेदिक की पहचान की जो फेफड़ों के कैंसर से ग्रस्त माना जाता था, अनावश्यक सर्जरी से बचते हुए, समान रिपोर्ट के अनुसार।
तेज़, लेकिन अभी तक दिनचर्या नहीं
टर्नअराउंड समय एक प्रमुख बाधा रहा है। सिंगापुर के नेशनल यूनिवर्सिटी के Niranjan Nagarajan ने BBC Future को बताया कि मेटाजीनोमिक विश्लेषण "कई दिनों से एक सप्ताह" लगता था; अनुक्रमण मशीनें अब एक से दो घंटों में डीएनए परिणाम उत्पन्न कर सकती हैं, कृत्रिम बुद्धिमत्ता उपकरण पैटर्न-मिलान चरण में तेजी ला रहे हैं।
PubMed Central समीक्षा अधिक विस्तृत आंकड़े देती है: पारंपरिक नैदानिक कार्यप्रवाह आमतौर पर 24 से 72 घंटे लेते हैं, जबकि नैनोपोर-आधारित अनुक्रमण - एक लंबे-पढ़ने वाली तकनीक - 86% मामलों में एक ही दिन के परिणाम दिए, 6.7 घंटे की माध्य टर्नअराउंड के साथ। प्रति-नमूना अनुक्रमण लागत प्लेटफॉर्म के आधार पर लगभग $100 से $300 तक चलती है, समीक्षा कहती है, हालांकि यह आंकड़ा श्रम, कंप्यूटिंग और भंडारण लागत को बाहर करता है जो परीक्षण चलाने की वास्तविक कीमत में जोड़ते हैं।
जहां यह मानक परीक्षणों से बेहतर प्रदर्शन करता है - और जहां यह अभी भी संघर्ष करता है
समान समीक्षा ने कई नैदानिक अध्ययनों से परिणाम संकलित किए जो कई संक्रमण प्रकारों में पारंपरिक नैदानिकी के साथ mNGS की तुलना करते हैं।
चयनित नैदानिक सेटिंग्स में mNGS बनाम पारंपरिक परीक्षण| नैदानिक सेटिंग | mNGS पहचान दर | पारंपरिक विधि परिणाम |
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| केंद्रीय तंत्रिका तंत्र संक्रमण | 63% निदान दर | पारंपरिक दृष्टिकोण के साथ 30% से कम |
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| सेप्सिस / आईसीयू रोगी | 87.7% पहचान | रक्त संस्कृतियों के साथ 52.3% |
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| अज्ञात उत्पत्ति का बुखार | 81.5% संवेदनशीलता | संस्कृति के साथ 47.3% |
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| रक्तप्रवाह संक्रमण | 77.7% पहचान | संस्कृति के साथ 47.9% |
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| पेरिप्रोस्थेटिक संयुक्त संक्रमण | 89–95.5% संवेदनशीलता | संस्कृति के साथ 72.7% |
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| श्वसन नमूने | 95% रोगज़नक़ पहचान | संस्कृति के साथ 59% |
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ये लाभ समीक्षा द्वारा चिह्नित अनसुलझी तकनीकी चेतावनियों के साथ आते हैं। रक्त या रीढ़ की हड्डी के तरल पदार्थ के नमूनों में, अनुक्रमण पढ़ने का 90% से अधिक रोगी की अपनी कोशिकाओं से आ सकता है एक रोगज़नक़ के बजाय, कमजोर सूक्ष्मजैविक संकेतों को मास्क कर सकता है। बहुत कम सूक्ष्मजीवों के साथ नमूनों में, प्रयोगशाला अभिकर्मकों से प्रदूषण रिपोर्ट किए गए पढ़ने का 45% तक का कारण बन सकता है। समीक्षा यह भी नोट करती है कि परिणाम को सकारात्मक कहने के लिए कोई सहमत पढ़ने-गणना थ्रेशोल्ड नहीं है, और यह कि उस थ्रेशोल्ड में एक एकल परिवर्तन एक सीमावर्ती नमूने को सकारात्मक से नकारात्मक में फ्लिप कर सकता है।
नियामक स्थिति अनिश्चितता को जटिल करती है: संयुक्त राज्य अमेरिका में, अधिकांश mNGS परीक्षण CLIA के तहत प्रमाणित प्रयोगशाला-विकसित परीक्षणों के रूप में चलते हैं बजाय Food and Drug Administration द्वारा अनुमोदित परीक्षणों के, प्रक्रिया के लिए कोई समर्पित बीमा बिलिंग कोड नहीं है, और 23% से अधिक संबंधित बीमा दावे अस्वीकार कर दिए जाते हैं, समीक्षा के अनुसार।
अस्पतालों के अंदर प्रकोप को पकड़ने के लिए अनुक्रमण का उपयोग
एक संबंधित अनुप्रयोग यह ट्रैक करना है कि संक्रमण अस्पताल के अंदर कैसे फैलता है, बजाय एक एकल रोगी के निदान के। नेब्रास्का विश्वविद्यालय मेडिकल सेंटर में, नैदानिक माइक्रोबायोलॉजी फेलो Shawn Freed लंबे-पढ़ने वाले पूरे जीनोम अनुक्रमण को मशीन लर्निंग के साथ जोड़ रहे हैं रोगियों से एकत्रित बैक्टीरिया के नमूनों की तुलना करने और संभावित प्रकोप को जल्दी चिह्नित करने के लिए, UNMC newsroom रिपोर्ट के अनुसार।
Freed की टीम ने 40 ग्राम-नकारात्मक बैक्टीरिया अलग-अलग और नेब्रास्का मेडिसिन के रोगियों से 15 वैनकोमाइसिन-प्रतिरोधी Enterococcus नमूनों को अनुक्रमित किया है जो दो दिन से अधिक समय के लिए अस्पताल में भर्ती थे, फिर phylogenetic विश्लेषण चलाया देखने के लिए कि तनाव कितने निकट से संबंधित हैं। UNMC रिपोर्ट नोट करती है कि टीम ने लंबे-पढ़ने वाली अनुक्रमण को आंशिक रूप से चुना क्योंकि यह सस्ता है और प्लास्मिड्स की पहचान करने में बेहतर है - मोबाइल आनुवंशिक तत्व जो अक्सर एंटीबायोटिक-प्रतिरोध जीन ले जाते हैं - छोटे-पढ़ने वाले विकल्पों की तुलना में। स्वास्थ्य-संबद्ध संक्रमण प्रकोप संयुक्त राज्य में सालाना लगभग $45 बिलियन की लागत है, रिपोर्ट कहती है, विस्तारित अस्पताल के प्रवास और अतिरिक्त एंटीबायोटिक उपचार के माध्यम से।
अस्पताल के बिस्तर से परे प्रारंभिक चेतावनी
सिंगापुर में Nagarajan की प्रयोगशालाएं पहले से ही सीवेज और हवा के नमूनों पर समान अनुक्रमण सिद्धांत को लागू कर रही हैं उभरते वायरस को देखने के लिए इससे पहले कि वे स्वीकृत प्रकोप का कारण बनें, BBC Future की रिपोर्टिंग के अनुसार, एक उपयोग मामला जो शोधकर्ता भविष्य की महामारी के लिए एक संभावित प्रारंभिक-चेतावनी प्रणाली के रूप में वर्णित करते हैं।
निदान और निगरानी दोनों उपयोगों में, साक्षात्कार किए गए शोधकर्ता मेटाजीनोमिक अनुक्रमण को एक पूरक उपकरण के रूप में वर्णित करते हैं बजाय मौजूदा माइक्रोबायोलॉजी के एक पूर्ण प्रतिस्थापन के, आगे मानकीकरण, नियामक स्वीकृति और लागत में कमी की प्रतीक्षा में।
