可有效確診腦部絛蟲病的新型DNA檢測方法

By Kat McGowan

credit：銳景創意

扎克伯格舊金山總醫院(原名為舊金山總醫院，因扎克伯格夫婦的巨額善款而更名)的醫生無法確定坐在他們面前的二十九歲男子的身體究竟出現了什麼問題，這位來自尼加拉瓜的建築工人出現了偏頭痛，復視和耳鳴癥狀。他的部分臉部也出現了麻痹癥狀。可能的原因有很多——從感染到中風，腫瘤或某種自身免疫性疾病等等都有可能。急診科的工作人員對患者腦部進行了核磁共振成像掃描，同時還進行了脊椎抽液，並對其進行了一系列其他測試，但沒有發現任何明顯的可導致腦部腫脹(通常被認為是是腦炎的癥狀)的病原。

醫生們認為這很可能是某種感染。但是又會是哪種感染呢？有19項標準測試可以幫助臨床醫生確定腦炎的來源，但是它們只能測試出最常見的感染源的存在;每年都會有超過百分之六十的相關病例未得到解決。醫生對患者的腦脊液(大腦周圍起保護作用的液體)進行檢測，用於診斷萊姆病，梅毒和溪谷熱等疾病。但病人的癥狀與這幾種病都不相符。所以舊金山總醫院的醫生將最可能的罪魁禍首當作了診斷結果：這是結核病(TB)的一種形式，會導致腦部炎症，但它不能總是被典型的檢測方式檢測出來。醫生給這位男士開了一些包含類固醇藥物的處方以減少大腦腫脹，另外還開了一些抗結核藥物，便把他送回了家。

不久之後，他又舊病複發，帶著同樣的癥狀又來到了醫院。這一次醫生認為這個人私生活可能很混亂，沒有正確服用他的藥物。(但即使具有正常工作和作息時間的人們也常常發現按時服用抗結核藥物是相當困難的一件事。)(譯者註：抗結核藥物的副作用還是很強烈的)急診科的醫生又給他開了一次葯，把他送走了。但即便他可以證明他正在及時正確地服用藥物，他還是一次又一次地舊病複發回到醫院。每次來醫院後這些藥物都能使癥狀稍微緩和，但是卻阻止不了它複發。那一年，他的醫療總費用達到了58萬美元。最後，舊金山總醫院開始求助於一個正處於實驗階段的測試，該測試旨在揭示幾乎所有神經系統感染的來源。

該測試是附近的加利福尼亞大學舊金山分校的研究人員的研究成果，該研究小組由神經學家Michael Wilson，生物化學家Joseph DeRisi以及傳染病專家Charles Chiu領銜。該研究小組使用基因測序技術來識別出現腦炎或腦膜炎癥狀的患者所患的神秘疾病。這種所謂的宏基因組(metagenomic)測試分析了腦脊液樣本中發現的所有DNA和RNA(meta意思是「希臘語中」超越「)。因此，任何不屬於病人的DNA或RNA(包括來自病毒，細菌，寄生蟲或真菌的DNA)都將顯示在測試結果中。

確切地說，宏基因組檢測可以徹底改變醫學上對大腦感染的診斷方式。大多數標準傳染病測試的一個基礎要素就是循環邏輯。醫生對他們懷疑的所有可能導致癥狀出現的原因單獨進行檢測。但是如果他們還沒有完成所有的測試，他們又怎麼能知道導致問題的原因是什麼呢？相比之下，宏基因組測序就很聰明，它撒出了一張很大很大的網，這使得它可以檢測到許多意想不到或以前未知的病原體。Chiu說：「我們直接就把所有的事情放在我們眼底，這就有可能通過一次測試來取代無數次的實驗室測試。」

研究小組通過他們的方法對這位病人的腦脊液樣本進行了檢測。Wilson說：「那時我們在裡面發現了蟲子的DNA。」遺傳測序和分析發現了他的腦脊液中有豬帶絛蟲的DNA。患者之所以在使用抗結核病藥物後病症沒有得到改善，是因為他根本沒有得結核病——是絛蟲侵入了他的大腦。

在尼加拉瓜和其他發展中國家，絛蟲感染是一種很常見的疾病，絛蟲幼蟲囊尾蚴可以感染人的大腦，這種疾病被稱為腦囊蟲病。通常患者受到感染後會引起癲癇發作以及MRI(核磁共振成像)上非常明顯的大腦囊腫。然而，這名男子的癥狀誤導了醫務人員，使他們沒有將腦囊蟲病視為一種可能性。「當這個人首次出現在醫院時，他們絕對想到了(這種可能)，」威爾遜說。「但是當他們對他的大腦和脊髓進行掃描時並沒有發現囊腫。」他的癥狀之所以會短暫改善，是因為醫生給他的類固醇暫時緩解了大腦的囊腫，但抗結核病藥物並沒有用，所以他的病很快就會複發。現在醫生們知道病因了，馬上就給他開了抗蟲葯，雖然不能消除他腦部的感染，但是可以讓病情得到有效控制。「現在的狀況是非常容易治療的，」Wilson說。「他恢復得很好。」

Wilson及其同事希望能證明該檢測技術的可靠性，他們今年夏天將會進一步推廣該項檢測的使用，全套檢測僅需花費約2,400美元，他們相信這會成為一種非常有效和可靠的解決方案，可以用於解決那些使醫生困惑，加劇患者病痛且會花費巨額醫療費用的疑難病症。Chiu說，真正的挑戰是對結果的分析。本身宏基因組檢測並不會產生「是」或「否」的答案。該小組制定了一套標準的程序，使醫生更方便確定感染的最可能病原是哪些。

今年7月1日起，該小組將開始為更大範圍的人群提供這種測試作為定製服務，以便美國醫院和實驗室以及世界上任何地方的醫院和實驗室都可以發送腦脊液樣本來進行分析。他們計劃擴大其基因組測試的範圍，最終的計劃包括肺炎(肺部感染)和敗血症(血液感染)——另外兩種難以診斷的疾病。

另一項與宏基因檢測技術類似的對肺炎進行檢測的技術也將於今年夏天正式亮相，該技術由猶他州州立大學奧雅納生物實驗室研究人員開發。兩個研究團隊都是首先做好了廣泛的研究工作，使醫生更容易了解測試所獲得的複雜和模糊的基因組信息。

這兩項測試將是美國首例可用於醫學檢測感染的大規模基因組測試，但它們只是這項技術浪潮里的一朵小浪花。歐洲的兩個研究團隊最近推出了關於敗血症的基因檢測。麻省總醫院的傳染病醫師和Sabeti研究小組的博士後研究員Anne Piantadosi說，哈佛大學計算遺傳學家Pardis Sabeti實驗室的研究人員目前正在進行著類似的腦炎測試研究。她預計在接下來的幾年裡，未來的臨床醫生回想起今日此事時將會說：「這是我們感染診斷方法上邁出的巨大一步。」

本文譯自 SCIENFITIC AMERICAN，由譯者 Tommygun977 基於創作共用協議(BY-NC)發布。

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