2024年12月21日，我所彭俊平團隊與首都醫科大學附屬北京胸科醫院黃海榮團隊聯合在《Analytical Chemistry》在線發表了題為“Development and Comprehensive Evaluation of Culture-Independent, Long Amplicon-Based Targeted Next-Generation Sequencing Methods for Predicting Antimicrobial Resistance in Tuberculosis”的論文。

結核病仍是全球公共衛生領域的嚴峻挑戰，耐藥性問題日益突出，尤其是多重耐藥（MDR-TB）和廣泛耐藥（XDR-TB）菌株的快速傳播，嚴重影響了結核的有效治療和控制。現有的藥物敏感性檢測方法存在耗時較長、覆蓋關鍵突變位點有限等不足，難以滿足精準診斷的實際需求。因此，研發一種快速、全面且高效的耐藥性檢測方法，已成為解決這一公共衛生難題的當務之急。

在本研究中，研究團隊開發并優化了一種基于 Oxford Nanopore Technologies（ONT） 平臺的靶向下一代測序（tNGS）方法，可精準預測結核分枝桿菌復合群（MTBC）對16種抗結核藥物的耐藥性，為快速、全面的耐藥性檢測提供了重要參考。該技術通過多重PCR擴增，成功覆蓋與耐藥相關的20個關鍵基因區域。借助Q20+化學試劑和R10.4.1測序芯片，該方法在每個靶基因僅需 15條高質量測序reads的條件下即可實現100%的測序準確度，其耐藥性預測結果與傳統表型藥物敏感性測試（pDST）的一致性為98.35%，與Xpert MTB/RIF方法檢測結果的一致性達到100%。該方法從核酸提取到生成診斷報告的全流程運行時間，僅需約4小時50分鐘，顯著縮短了檢測周轉時間。即使在復雜的臨床樣本背景下（如多種病原體共存），該方法依然展現出卓越的抗干擾能力，精準覆蓋目標區域并完成耐藥突變檢測。此外，該方法長擴增子的設計顯著簡化了引物設計流程，適配ONT測序平臺的同時，也兼容 Illumina 平臺，進一步增強了方法的靈活性和適用性。配合為客戶端優化的生物信息學分析流程，該方法不僅能夠高效處理測序數據，還能準確注釋突變位點，并生成符合臨床需求的報告。

該方法的研發為結核分枝桿菌耐藥性的精準診斷與監測提供了強有力的工具，不僅顯著提升了檢測的速度與準確性，也為公共衛生監測、抗菌藥物研發以及個體化治療方案的制定提供了重要且可靠的數據支持。

圖 結核分枝桿菌耐藥性靶向測序流程圖

研究得到了中國醫學科學院醫學與健康科技創新工程（2021-I2M-1-037和2021-I2M-1-038）、中國醫學科學院基本科研業務費（2019PT310029和2023-PT310-04）以及北京市衛生健康委員會高層次公共衛生人才項目（G2023-2-002和G2022-2-010）等項目的支持。中國醫學科學院病原生物學研究所彭俊平研究員和首都醫科大學附屬北京胸科醫院黃海榮主任為本文的通訊作者，中國醫學科學院病原生物學研究所博士生張路路和首都醫科大學附屬北京胸科醫院于霞博士為本文的共同第一作者。