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Warum schlagen herkömmliche PCR-Tests manchmal fehl, aber mNGS enthüllt die Wahrheit?
In der heutigen Medizin gibt es verschiedene Möglichkeiten, Infektionskrankheiten zu diagnostizieren. Der traditionelle Polymerase-Kettenreaktionstest (PCR) ist seit jeher ein wichtiges Instrument, auf das sich Ärzte und Labore verlassen. Mit dem technologischen Fortschritt hat sich jedoch bei der Entwicklung der klinischen Stoffwechselgenomik (mNGS) nach und nach deren Vorteile gegenüber der herkömmlichen PCR gezeigt, insbesondere wenn PCR-Tests in manchen Fällen keine eindeutigen Ergebnisse liefern können.
mNGS ist eine fortschrittliche genetische Sequenzierungstechnologie, die eine umfassende Analyse des genetischen Materials von Mikroorganismen und Wirtszellen aus klinischen Proben ermöglicht, ohne dass vorherige Kenntnisse über bestimmte Krankheitserreger erforderlich sind. Herkömmliche PCR-Tests basieren häufig auf der vorherigen Identifizierung eines bestimmten Erregers, was die Diagnose in Fällen erschwert, in denen der Erreger unbekannt ist.
Im Vergleich zur PCR verwendet mNGS eine unvoreingenommene Analysemethode und kann durch die Sequenzierung aller Genome in der Probe alle potenziellen Krankheitserreger identifizieren. Diese Funktion macht mNGS besonders wichtig bei der Behandlung von Infektionen, deren Ursache unklar ist, insbesondere wenn der Patient mehrere negative PCR-Tests aufweist.Die Sensitivität und Spezifität herkömmlicher PCR-Tests werden von vielen Faktoren beeinflusst, darunter die Konzentration des Erregers, die Qualität der Probe und das Vorhandensein von Inhibitoren.
Vorteile und Anwendungsszenarien von mNGS
Mit mNGS können Ärzte in einer einzigen Untersuchung umfassende Informationen über die Ursache einer Infektion erhalten. Es kann nicht nur Viren, Bakterien, Pilze und Parasiten schnell identifizieren, sondern auch mehrere Infektionen gleichzeitig erkennen. Studien haben gezeigt, dass mNGS bei der Diagnose von Krankheiten wie Meningitis, Myelitis und schwerer Lungenentzündung wirksamer ist als herkömmliche Methoden.
mNGS-Tests von Liquorproben können Krankheitserreger aufdecken, die bei herkömmlichen Tests übersehen werden, was für die Auswahl der Behandlungsmöglichkeiten von entscheidender Bedeutung ist.
Einschränkungen der traditionellen PCR
Obwohl die PCR-Erkennungstechnologie große Fortschritte gemacht hat, hat sie immer noch ihre Grenzen. Erstens erfordert der PCR-Test spezifische Primer und wenn der Erreger nicht zuvor identifiziert wurde, kann er durch die PCR möglicherweise nicht erkannt werden. Darüber hinaus können Hintergrundgeräusche, Probenqualität und unsachgemäße Bedienung zu falsch negativen Ergebnissen führen. Dies ist in zwei Situationen besonders ausgeprägt: bei erhöhten Ct-Werten des Erregers sowie in fraglichen Fällen.
mNGS-Experimentierprozess
Der mNGS-Prozess umfasst Probennahme, RNA/DNA-Extraktion, Hochdurchsatz-Sequenzierung und bioinformatische Analyse. Jeder Schritt dieser Prozessreihe erfordert Präzision und Sauberkeit, um Verunreinigungen zu vermeiden. Insbesondere während der Phasen der Probenentnahme und Bibliotheksvorbereitung muss häufig der Schwerpunkt auf die Beseitigung von Hintergrundgeräuschen gelegt werden, um die Erkennungsgenauigkeit der Krankheitserregersignale zu verbessern.
Mithilfe der Hochdurchsatz-Sequenzierungstechnologie kann mit einem einzigen Test eine große Menge an Daten generiert werden, was eine Garantie für die nachfolgende Datenanalyse und -interpretation bietet.
Anwendung von mNGS in der Antibiotikaresistenzforschung
Da das Problem der Antibiotikaresistenz immer ernster wird, ist der Einsatz der mNGS-Technologie zum Erkennen genetischer Variationen der mikrobiellen Resistenz zu einer wichtigen Forschungsrichtung geworden. mNGS kann die Vielfalt medikamentenresistenter Gene aufdecken und bei der Entdeckung neuer Arzneimittelresistenzmechanismen helfen.
Darüber hinaus hat mNGS auch großes Potenzial bei der Überwachung von Epidemien gezeigt. Insbesondere in den frühen Phasen der Reaktion auf Epidemien ist es aufgrund seiner Fähigkeit, potenzielle Krankheitserreger überhaupt erst zu identifizieren, ein hochmodernes Instrument zur Überwachung der öffentlichen Gesundheit.
Herausforderungen und zukünftige Entwicklung von mNGS
Obwohl sich mNGS allmählich zum neuen Diagnosestandard entwickelt, ist seine klinische Durchdringung noch unzureichend und es stehen Herausforderungen hinsichtlich Kosten, Laborvalidierung und Datenanalyse bevor. Um die spezifische Anwendung zu verifizieren, sind künftig weitere klinische Studien erforderlich. Gleichzeitig ist zu erwarten, dass sich mNGS mit der kontinuierlichen Verbesserung der Technologie und der Festlegung relevanter Standards zu einem gängigen Instrument der klinischen Diagnose entwickelt.
In diesem Prozess müssen wir auch darüber nachdenken, ob herkömmliche Diagnoseinstrumente den Herausforderungen durch möglicherweise in Zukunft auftretende neue Krankheitserreger weiterhin gewachsen sind oder ob neue Technologien wie mNGS breiter eingesetzt werden sollten, um die Wahrheit ans Licht zu bringen.
