丨临床现状及难点

传统的临床微生物检测方法主要面临以下难题：

其一，检测物种有限（152项），对于不可培养菌或难以培养菌、罕见菌的检出率差；

其二，高度依赖人工及检验人员的经验积累，自动化程度低，根据头豹研究院的研报数据显示，二级及以上医院的微生物检测实验室中，自动染片的实验室仅占 15%，手工染片实验室占 85%；自动平板接种实验室仅占 13%，手工接种实验室占 87%；基因溯源/分型自动化实验室仅占 20%，手工分型实验室占 80%^[7]；

其三，专业检验人员匮乏，一方面，临床微生物检验对操作人员的技术及经验积累要求高，学习周期长，另一方面，检验人员对于长期从事微生物检验工作的生物安全性有一定的忧虑，导致人员流入不足；

其四，微生物科室地位不高，欧美等发达国家微生物检验科与病理科同等重要，但国内大部分的微生物实验室属于检验科的下属分支机构，且微生物检测项目收费标准低，以北京为例，门诊细菌培养+鉴定，手工收费40元，机器收费80元。

丨微生物检测新技术

近年来，涌现出许多微生物检测的新技术，包括：质谱检测、宏基因组测序、16SrRNA基因检测、重水标记-拉曼光谱检测（快速药敏)及超多重PCR或基因芯片检测。

质谱微生物检测的原理是利用已知菌种建立数据库，通过质谱检测获得细菌核糖体蛋白的指纹图谱，将其与数据库中的参考图谱比对后得到鉴定结果。病毒的主要成分为核酸（DNA或RNA），不含核糖体蛋白，所以理论上微生物质谱（MALDI-TOF MS）无法检测病毒。

微生物质谱检测流程

该方法的核心壁垒是菌种库的溯源问题，这也是岛津和梅里埃合作开发微生物质谱检测仪的原因，岛津提供仪器技术，梅里埃提供临床微生物菌种库，双方优势互补，强强联合。

微生物质谱检测的一大优势就在于可以快速准确的鉴定到种，提供部分耐药性信息，便于药敏实验抗生素选择。理论上来说，核酸质谱与微生物质谱相结合，可以使得MALDI-TOF MS可以检测包括细菌、病毒在内的几乎所有微生物，且效率比二代测序大大提升。但目前基本上的微生物质谱检测系统还是沿用蛋白质谱检测路线。

目前微生物质谱检测一般只用于微生物快速种属鉴定，并不能提供明确可靠的药敏结果。通过质谱检测微生物耐药基因的表达蛋白（或耐药相关酶）只能粗略判定细菌是否携带耐药基因并正常表达，一般临床上不建议作为用药依据。事实上，细菌的耐药机理非常复杂，并不是单纯取决于细菌是否携带耐药基因或表达耐药产物。

根据天瑞仪器公告，目前，国内质谱仪目前我国IVD领域微生物质谱销售量约300台左右，进口占80%左右，主要厂家为生物梅里埃和布鲁克。

2020年2月，全国三级医院2762家，二级医院9730家。分别按照60%和15%来计算，市场容量约为3000台，按照100万/台去计算，微生物质谱仪市场约为30亿元。

目前，国内已注册微生物质谱仪的国内厂家有安图生物、天瑞仪器、毅新博创、禾信康源、中原汇吉、迪尔生物、意诚默迪等。国外厂家有梅里埃、布鲁克、岛津等。

根据2015-2019年上海及部分其他地区医疗机构参加质谱细菌鉴定的室间质评情况，参与实验室的数量从2015年的10家实验室增加到了40家实验室，增幅明显，且参评实验室大多采用了生物梅里埃、布鲁克的质谱仪^[8]。

2015-2019年上海及周边地区质谱细菌鉴定参评实验室数量^[8]

国内MALDI-TOF MS市场一直被生物梅里埃和布鲁克两家所占据，梅里埃出货率略高于布鲁克。梅里埃与日本岛津合作，岛津拥有精密仪器质谱仪的仪器技术，梅里埃拥有24000余株菌、2000多种临床微生物菌种库，双方优势互补，于2012年8月推出Vitek MS微生物检测系统。布鲁克的MBT质谱微生物检测系统于2014年5月通过CFDA(现更名为NMPA)批准，2015年11月，布鲁克与BD签订合作协议，借助BD在微生物检测领域的强大影响力，推动MBT微生物快速鉴定系统在中国市场的快速推广和销售。

宏基因组测序是指对微生物群体进行高通量测序，通过测序数据分析对比数据库进行分析，识别样本中的异常微生物群体基因。其基因比对的数据库来源于NCBI、NIH、Isfinder、VFDB、CARD、中国微生物组数据库等国际公开数据库。该方法的核心优势在于不依赖细菌培养，能够快速将感染病菌更精确的定位到种，适应新物种检测及急症诊断需求，但缺陷是价格高（终端3600左右），且无法出具药敏检测结果。目前，宏基因组测序尚未实现全自动化，基本上是核酸提取及测序过程分模块自动化。运作模式多采用LDT模式，24-48小时出报告，代表企业包括华大因源、微远基因、金钥医学、迅敏康、杰毅生物、探因生物等。

16S rRNA是普遍存在于原核细胞中的核糖体RNA，其编码基因存在于所有细菌的基因组中，具有高度的保守性。该序列包含9个高变区和10个保守区。

细菌16S rRNA基因序列组成

其检测方法多样化，其一，通过对某一段高变区序列（PCR扩增后）进行测序，对比数据库得到检测结果；其二，可在芯片或磁珠上固定捕获探针（取自保守区），加入待检微生物的检测探针（取自可变区），进行荧光检测；其三，可在保守区设计引物，在高变区设计探针，进行qPCR扩增。但目前尚无产品在NMPA完成注册，大多数团队的研究方向主要集中于口腔、肠道、尿路感染微生物检测及土壤环境微生物检测。代表企业包括谷禾健康、微基生物等。

拉曼光谱快速药敏其原理是利用耐药菌和敏感菌在抗生素作用下代谢活性不同，以重水作为指示剂，拉曼作为检测手段，来进行耐药菌药敏快速检测。将样本稀释液在含有重水的培养液中培养，其中含抗生素的作为处理组,不含抗生素的作为对照组,将孵育后的待检物离心清洗后进行拉曼检测,计算处理组和对照组的拉曼强度比值作为判别标准^[9]。代表企业包括威朋生物、氘峰生物等。

拉曼光谱-重水同位素标记的耐药 菌药敏性快速检测方法^[9]

参考文献：

[1]李儒,刘波,张卫红,张永祥.2013——2015年微生物培养中无菌标本送检情况分析[J].南京医科大学学报(自然科学版),2017,37(03):332-334.

[2]临床微生物检验基本技术要求（国家卫生行业标准）

[3]张国英,夏学红.微生物标本培养前涂片革兰染色镜检的临床意义[J].检验医学,2015,30(03):258-260. 3. 2013—2015年

[4]高丽钦，王武军，甘龙杰，等. 2011—2013 年临床血培养 病原菌的分布及耐药性变迁［J］. 中国抗生素杂志， 2015，40（7）:555-560 

[5]Weinstein MP，Doern GV. A critical appraisal of the role of the clinical microbiology laboratory in the diagnosis of bloodstream infections ［J］. J Clin Microbiol，2011，49 （9suppl）:S26-S29

[6]张秀珍，朱德妹等. 《临床微生物检验问与答》. 2014.06. 278页

[7] 头豹研究院《2019 年 中国微生物检测行业概览》

[8]张敏敏, 王敬华, 葛平,等. 2015—2019年上海等地区质谱细菌鉴定室间质量评价结果分析[J]. 检验医学 2020年35卷12期, 1301-1303页, ISTIC CA, 2021.

[9]专利《一种基于拉曼光谱-重水同位素标记的耐药菌药敏性快速检测方法和判断合理用药的方法》 CN  201810134176 

文章来源：和义广业创新平台