全宏基因组定序（mWGS）

全宏基因组测序（mWGS）能够读取临床样本中所有存在的DNA，无需在实验室中培养任何微生物。它不针对单一病原体或基因，而是一次性捕捉整个微生物群落的遗传信息，同时识别细菌、真菌、病毒及寄生虫。

传统微生物诊断依赖培养技术，但培养方法会遗漏难以生长的微生物，需要数天至数周时间，且无法呈现微生物群落的完整结构。mWGS克服了这些局限：由于无需预先知道寻找何种病原体，对于常规检测未能确诊的感染尤为有效。

本检测具有两大互补应用：

感染性疾病诊断： 对于培养阴性的败血症、不明原因的脑膜炎或脑炎、免疫功能低下患者的肺炎，或复杂伤口感染，mWGS可识别致病微生物，并同步使用精选数据库筛查抗生素耐药基因，为靶向抗菌治疗提供依据，协助临床医生减少广谱抗生素的使用。

微生物组分析： 肠道、口腔、皮肤及呼吸道微生物组的组成日益被认为是影响健康与疾病的重要因素。微生态失调已与炎症性肠病、代谢综合征、反复感染、特应性疾病乃至神经系统疾病相关联。mWGS可提供微生物组的物种级及菌株级分辨率，并涵盖微生物群落编码的代谢通路功能信息。这超越了分辨率有限且无法检测真菌、病毒或寄生虫的16S rRNA扩增子测序方法。

1. 识别培养阴性感染的致病病原体，包括败血症、中枢神经系统感染（脑膜炎、脑炎）、肺炎及复杂感染。
2. 对口腔、皮肤及呼吸道微生物组进行特征分析，用于慢性或反复性局部感染的临床调查或研究。
3. 同步筛查抗生素耐药基因，以指导靶向抗菌治疗及抗菌药物管理决策。
4. 疑似多微生物或混合感染的调查，尤其在常规培养可能不完整或结果有误导性的情况下。

粪便、支气管肺泡灌洗液、拭子、组织切片或环境样本

培养阴性感染是感染性疾病诊断中最具挑战性的一类。尽管存在明确感染的临床证据，约30–50%的败血症病例血培养呈阴性，原因包括先前使用抗生素、缓慢生长或苛养性微生物、胞内病原体，以及常规细菌培养无法检测的真菌和病毒。宏基因组次世代测序（mNGS）已被确立为填补这一诊断缺口的方法，前瞻性临床研究显示其在50–70%的培养阴性病例中可识别病原体。

对于中枢神经系统感染，脑脊液mWGS已被证明能在相当比例的脑炎病例中识别常规多重PCR面板未能覆盖的病原体，包括罕见病毒、寄生虫及细菌。UCSF及多个国际宏基因组学研究联盟已验证了临床级脑脊液mWGS方案。

人体肠道微生物组含有约38万亿个微生物细胞，其基因组编码信息超过人类基因组的150倍。肠道微生物组组成的失调（微生态失调）已被确认与艰难梭菌感染（CDI）、炎症性肠病（IBD）、肥胖症、2型糖尿病、非酒精性脂肪肝病具有因果关联，且越来越多的证据显示其与结直肠癌、神经精神疾病（肠-脑轴）以及肿瘤科免疫治疗反应相关。

抗微生物药物耐药性（AMR）是全球公共卫生紧急问题：世卫组织估计2019年耐药性感染直接造成127万人死亡，若趋势不变，预计至2050年每年将导致1,000万人死亡。mWGS能够直接从临床样本中检测耐药基因，无需分离培养微生物，即使培养失败也可提供可行的耐药谱。