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既知の病原体が存在しない場合、mNGS はどのように機能するのでしょうか?
科学技術の進歩に伴い、臨床微生物学の診断方法は常に革新されています。中でも、臨床メタゲノミクス次世代シーケンス技術（mNGS）は革新的なイノベーションと考えられており、特に未知の病原体に直面した場合、その可能性は無限大です。 mNGS を使用すると、医療従事者は特定の病原体についての事前知識がなくても、臨床サンプルから病原体を迅速かつ正確に特定できます。これはポイントオブケアの診断と治療に重要です。
mNGS は、病原性細菌、真菌、寄生虫などを特定するだけでなく、潜在的なウイルスも分析できるため、感染症の診断精度が大幅に向上します。
mNGS のプロセスの概要
mNGS の操作プロセスには、通常、サンプル収集、RNA/DNA 抽出、ライブラリー調製、ハイスループット シーケンス、バイオインフォマティクス データ分析が含まれます。サンプルの品質は結果の精度に直接影響します。血液と脳脊髄液は比較的きれいなサンプルですが、便や尿には多数の常在微生物が含まれている可能性があります。
サンプルの収集と抽出
サンプルの収集は mNGS の最初のステップであり、サンプルの汚染を避けるために無菌条件下で実行する必要があります。次に、下流分析用の抽出キットを使用してサンプルからゲノム DNA と RNA が抽出されます。一般的な抽出キットには、Qiagen の RNeasy PowerSoil Total RNA キットなどが含まれます。
ライブラリ調製技術の最適化
バックグラウンドノイズが存在するため、ライブラリ調製時の最適化が重要です。病原体シグナルの検出確率を高めるために、ネガティブ選択やポジティブ濃縮などのいくつかの技術が使用されます。ネガティブ選択では宿主および微生物のゲノムからバックグラウンドを除去することで病原体の核酸が保存されますが、ポジティブ濃縮では病原体シグナルの検出の向上に焦点が当てられます。
ハイスループットシーケンシングの選択は、各研究室の研究目標、経験、スキルレベルによって異なります。現在、Illumina MiSeq システムが最も実証され、広く使用されているプラットフォームです。
mNGS の感染症への応用
感染症診断における mNGS の主な用途は、標的検出と非標的検出の両方を実行できることです。多くの場合、ターゲット検査は既知の微生物の検出により感度が高いのに対し、非ターゲット検査はゲノム全体にわたる方法でサンプルを包括的に分析できます。
原因を正確に特定できない肺炎など、診断が難しい感染症に対して、mNGS は費用対効果の高いソリューションを提供します。これは、新型コロナウイルス感染症 (COVID-19) のような流行期には特に重要です。
ケース分析と課題
髄膜炎、脊髄炎、敗血症などの急性疾患における mNGS の応用が多くの研究で確認されており、mNGS は病原体を正確に特定できるだけでなく、院内感染の監視にも役立ちます。しかし、mNGS の臨床応用には、臨床での有用性、検査室の信頼性、コストなどの問題を含め、依然としていくつかの課題に直面しています。
現在、mNGS の結果のほとんどは症例報告として提示されているため、臨床微生物学における mNGS の普及が妨げられており、実際の効果的な診断を証明するにはさらなる研究と実践が必要です。
今後の展望
潜在的な伝染病に直面して、mNGS テクノロジーの開発は公衆衛生の対応能力をさらに強化します。技術が進歩するにつれて、病原体モニタリング、抗生物質耐性研究、マイクロバイオーム分析などの分野でその応用が増加し、最終的には現代医学の進歩を促進すると予想されます。
近い将来、mNGS が臨床診断用の日常的な検出ツールとなり、より多くの未知の病原体を排除できるようになるでしょうか?
