全宏基因組定序（mWGS）

全宏基因組定序（mWGS）能夠讀取臨床樣本中所有存在的DNA，無需在實驗室中培養任何微生物。它不針對單一病原體或基因，而是一次性捕捉整個微生物群落的遺傳信息，同時識別細菌、真菌、病毒及寄生蟲。

傳統微生物診斷依賴培養技術，但培養方法會遺漏難以生長的微生物，需要數天至數週時間，且無法呈現微生物群落的完整結構。mWGS克服了這些局限：由於無需預先知道尋找何種病原體，對於常規檢測未能確診的感染尤為有效。

本檢測具有兩大互補應用：

感染性疾病診斷： 對於培養陰性的敗血症、不明原因的腦膜炎或腦炎、免疫功能低下患者的肺炎，或複雜傷口感染，mWGS可識別致病微生物，並同步使用精選數據庫篩查抗生素耐藥基因，為靶向抗菌治療提供依據，協助臨床醫生減少廣譜抗生素的使用。

微生物組分析： 腸道、口腔、皮膚及呼吸道微生物組的組成日益被認為是影響健康與疾病的重要因素。微生態失調已與炎症性腸病、代謝症候群、反覆感染、特應性疾病乃至神經系統疾病相關聯。mWGS可提供微生物組的物種級及菌株級分辨率，並涵蓋微生物群落編碼的代謝通路功能信息。這超越了分辨率有限且無法檢測真菌、病毒或寄生蟲的16S rRNA擴增子定序方法。

1. 識別培養陰性感染的致病病原體，包括敗血症、中樞神經系統感染（腦膜炎、腦炎）、肺炎及複雜感染。
2. 對口腔、皮膚及呼吸道微生物組進行特徵分析，用於慢性或反覆性局部感染的臨床調查或研究。
3. 同步篩查抗生素耐藥基因，以指導靶向抗菌治療及抗菌藥物管理決策。
4. 疑似多微生物或混合感染的調查，尤其在常規培養可能不完整或結果有誤導性的情況下。

糞便、支氣管肺泡灌洗液、拭子、組織切片或環境樣本

培養陰性感染是感染性疾病診斷中最具挑戰性的一類。儘管存在明確感染的臨床證據，約30–50%的敗血症病例血培養呈陰性，原因包括先前使用抗生素、緩慢生長或苛養性微生物、胞內病原體，以及常規細菌培養無法檢測的真菌和病毒。宏基因組次世代定序（mNGS）已被確立為填補這一診斷缺口的方法，前瞻性臨床研究顯示其在50–70%的培養陰性病例中可識別病原體。

對於中樞神經系統感染，腦脊液mWGS已被證明能在相當比例的腦炎病例中識別常規多重PCR面板未能覆蓋的病原體，包括罕見病毒、寄生蟲及細菌。UCSF及多個國際宏基因組學研究聯盟已驗證了臨床級腦脊液mWGS方案。

人體腸道微生物組含有約38萬億個微生物細胞，其基因組編碼信息超過人類基因組的150倍。腸道微生物組組成的失調（微生態失調）已被確認與艱難梭菌感染（CDI）、炎症性腸病（IBD）、肥胖症、2型糖尿病、非酒精性脂肪肝病具有因果關聯，且越來越多的證據顯示其與結直腸癌、神經精神疾病（腸-腦軸）以及腫瘤科免疫治療反應相關。

抗微生物藥物耐藥性（AMR）是全球公共衛生緊急問題：世衛組織估計2019年耐藥性感染直接造成127萬人死亡，若趨勢不變，預計至2050年每年將導致1,000萬人死亡。mWGS能夠直接從臨床樣本中檢測耐藥基因，無需分離培養微生物，即使培養失敗也可提供可行的耐藥譜。