以奈米孔測序技術進行陽性血液培養的病原體鑑定與抗生素抗藥性預測

血流感染（Bloodstream Infection, BSI）是一種嚴重的感染疾病，患者的血液中出現病原菌，可能引發嚴重甚至致命的後果。當醫生懷疑病患有血流感染時，通常會先抽取病患的血液，進行血液培養，確認病原菌存在後再進行細菌鑑定與藥物敏感性測試。然而，目前醫院採用的傳統檢測方法往往需要數天時間，延遲了正確抗生素的使用，可能影響病人治療成效。

國衛院群體健康科學研究所廖玉潔副研究員團隊，協同國衛院感染症與疫苗研究所與台中榮民總醫院感染科共同合作，開發出一套結合奈米孔測序技術（Nanopore Sequencing）適合應用於臨床快速檢驗之病原體全基因體定序與鑑定分析流程，以快速又精準的方式，直接對血液培養陽性樣本進行病原體的全基因體鑑定，以及抗藥性基因的預測[1]。

奈米孔測序技術優勢在於定序設備可攜性以及能夠進行即時長片段的DNA片段定序，透過其特殊的適應性取樣（Adaptive Sampling）方法，能即時排除人類宿主的DNA干擾，大幅提高病原體DNA的檢測靈敏度與準確性。此測序技術搭配廖博士建立的自動化分析流程，僅需約1小時即可初步確認感染的病原菌種類，15小時內完成全面的抗藥性基因預測，大幅縮短了診斷的時間(圖一)。

研究團隊透過實際的臨床研究，檢測來自台灣中部地區458個血液培養陽性樣本，成功鑑定出包含大腸桿菌（Escherichia coli）、克雷伯氏肺炎菌（Klebsiella pneumoniae）及金黃色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）等76種不同的病原微生物，其中更包括傳統方法難以發現的新型病原體。此外，這種技術對於多種病菌同時感染的情況（Polymicrobial Infection）也有極佳的鑑定能力。更重要的是，透過團隊整合與修正後的抗藥基因資料庫進行抗藥性預測，獲得的抗藥預測結果與質譜儀物種鑑定及Vitek 2藥敏試驗結果相比較，其準確率從原先的85.59%提高至90.56%，嚴重錯誤率（Very Major Error, VME）更從35.76%顯著下降至10.09%。特別是在常見致病菌如克雷伯氏肺炎菌和金黃色葡萄球菌的抗藥性預測上，錯誤率已達到美國食品藥物管理局（FDA）所要求的低錯誤標準。

此技術突破性的成果，不僅可提供醫師迅速而精確的診斷資訊，協助臨床及早選擇最合適的抗生素進行治療，也能改善病患預後情況，有效控制病菌感染的擴散，提升醫療品質與病人安全。

參考文獻：

  1. Po-Yu Liu, Han-Chieh Wu, Ying-Lan Li, Hung-Wei Cheng, Ci-Hong Liou, Feng-Jui Chen* & Yu-Chieh Liao*  Comprehensive pathogen identification and antimicrobial resistance prediction from positive blood cultures using nanopore sequencing technology. Genome Med 16, 141 (2024).