近日，广东省佛山市报告的基孔肯雅热疫情，让这种由伊蚊传播、以高热、皮疹和剧烈关节疼痛（甚至导至患者弯腰行走）为特征的急性传染病，进入公众视野。 基孔肯雅病毒（CHIKV）最早于1952年在坦桑尼亚被发现，主要流行于热带和亚热带地区。 然而，此次疫情也引发了一个关键问题：面对基孔肯雅热这类相对少见甚至罕见的病原体，临床医生如何能快速锁定“真凶”，为精准诊疗提供明确的病原学依据？ 这正是病原宏基因组测序（mNGS）技术大显身手的领域！ 本系列文章（共两期）将带您了解，从数据库的维度mNGS如何成为发现罕见或新发病原体的强大工具。 mNGS的核心优势在于其“无偏性”——它能一次性检测样本中几乎所有微生物的核酸信息。 但要最大化发挥这一价值，关键在于两大环节的协同优化：
既往，技术优化的关注点多聚焦于湿实验的提升。而本期，我们将重点探讨：如何将mNGS的“知识库”——病原体基因组数据库做得更“大”、更“强”，从而为精准识别罕见病原体奠定坚实基础。 病原mNGS的“大”数据库，其根基在于整合全球权威的微生物基因组资源（如全球微生物数据中心WDCM、综合微生物基因组数据库IMG，以及抗生素抗性基因库CARD、毒力因子库VFDB等）。 但这绝非简单的数据堆砌！关键在于“去粗取精”：经过严格的筛选和整合，最终构建一个高质量、特征明确的“临床级”病原体参考数据库 这个“大”数据库的核心价值在于其“广度”与“质量”：
数据库不仅要“大”（覆盖广），更要“强”（质量高、注释准） FDA-ARGOS 数据库树立了很好的示范。
Karius 的“强”数据库实践 Karius（成立于2014年）的核心产品——Karius Test，正是依托其强大的独家病原体基因组数据库，结合NGS与AI分析，实现对病原体的高效检测。
它们的“强”体现在：
如同升级了“渔网”的网眼密度和覆盖范围，一个做“大”的数据库，能让我们捕获到更多样、更稀有的病原体“踪迹”。 国内病原mNGS技术的蓬勃发展始于2016年前后，众多团队的成立加速了技术的迭代与优化。其无偏性检测、广谱覆盖的核心价值，也迅速获得了临床权威指南的认可：
数据库建设：规模竞赛与质量基石 作为mNGS技术的核心“知识库”，病原体基因组数据库的建设至关重要。其核心理念早在2017年美国病理学家协会（CAP） 团队发表的奠基性文献《Validation of Metagenomic Next-Generation Sequencing Tests for Universal Pathogen Detection》中就已明确：物种全面性 (Comprehensiveness)、注释准确性 (Annotation Accuracy)、序列完整性 (Sequence Completeness)。
数据库的“大”与“强”，如同车之双轮、鸟之两翼，共同推动着mNGS从“能检出”走向“检得准、读得懂”，深刻改变着感染性疾病的病原诊断格局。 二、 宏基因组数据库做“强”——“Pan”genome，升级“渔网”的材质 数据库仅仅“大”（物种覆盖广）还不够，更要“强”——能精准识别病原体内部的关键差异。这就引出一个核心挑战： 难题：单一参考基因组的“盲区” 当我们检索一个常见病原体（如铜绿假单胞菌 Pseudomonas aeruginosa）的基因组时，NCBI上仅“完整”级别的基因组就有上千个！这些基因组大小不一、序列各异。关键问题来了：选择哪个版本作为参考才是“正确”的？
破局：泛基因组（Pan-genome）的“兼容” 2005年，一项发表于顶级期刊《PNAS》的研究提出了革命性的微生物“泛基因组（Pan-genome）” 概念，为上述难题提供了创新的解决方案。它将一个物种的全部基因划分为：
泛基因组 (Pan-genome) = 核心基因组 + 非必需基因组 它代表了一个物种完整的基因“宇宙”，是一个动态的、不断扩充的基因库。 理解泛基因组，是解析病原体致病机制、进化历程和制定精准干预策略的基础。 “做强”数据库的关键：构建泛基因组 将“泛基因组”理念融入病原体基因组数据库建设，意味着：
这就如同将“渔网”的材质从普通纤维升级为高精度复合材料：网眼（代表检测分辨率）并未变小（物种覆盖未缩减），但网线的“灵敏度”和“特异性”极大提升，能更精准地捕获病原体内那些决定致病性、耐药性的关键“小鱼”，从而实现真正意义上的“精准识别”与“深度解读”。 这就是数据库“做强”的核心内涵之一。 “知道泛基因组是什么，但它如何真正提升病原mNGS的临床检测效能？又将面临哪些挑战？”，我们下一期揭晓。。。 |
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