2023年5月10日
Advanta Genetics首席创新官Rahul Sharma博士说道：“在我攻读结核病博士学位时，我们常说耐药性是一个人为的问题。它不是一个自然问题，因为我们根据经验证据选择治疗方法，并施用不精确的抗菌素疗法。精确宏基因组学与此正好相反——根据给定感染的综合微生物特征（包括抗菌药物耐药性标志物）选择抗菌素疗法。”
Advanta Genetics是一家拥有50人的临床和研究实验室，其使命是通过创新和采用新技术来推动公平获得及时、准确的医疗护理。Advanta总部位于德克萨斯州泰勒市，最初创立时是一家为当地服务的常规临床实验室。但今天，他们主要通过微生物培养、PCR和新一代测序（NGS）设施专注于传染病检测和研究。因此，自大流行开始以来，Advanta已经处理了约100万份SARS-CoV-2样本。
尽管Advanta在2020年之前专门研究传染病，但以后这几年更加重视分子诊断。Sharma说道：“传染病诊断的模式正在发生变化。我们意识到NGS，尤其是分子诊断将成为传染病诊断继续发展的核心，我们希望尽可能走在最前沿。”
Sharma的主要职责是积极寻求新型研究技术并将其引入临床环境，为小型医疗实践和大型医院系统提供实验室开发的分子检测。
Advanta目前正在与Scienetix（Sharma与Advanta的CEO Rob Carpenter博士共同创立的公司）开发基于多重qPCR的panel。他们的目标是最终迁移至NGS支持的产品，实现更快速、更经济的传染病诊断工作流程。因为，Sharma说道，“如果您在做PCR，您只能找到要找的东西。不存在针对全部传染性疾病或尿路感染[UTI]的PCR panel，而只存在针对特定细菌的panel。”
另一方面，精确宏基因组学使用NGS，并使研究人员可以对给定复杂样本中存在的所有生物的全部遗传内容进行全面测序。该技术将获取有关微生物组的关键信息所需的时间从数周缩短至数小时。
因此，精确宏基因组学可以改变如我们所知的传染病诊断和护理的格局。在美国，UTI是最常见的感染之一，平均每年引起1,000万人次就诊和100万人次住院。虽然标准治疗仍然是微生物培养和敏感性，但引起这些感染的微生物中耐药性的发生率正在增加。针对急性感染或预防的抗菌素治疗往往不能预防复发性感染。
临床实验室必须及时提供准确的结果，以便医生能够为患者做出最明智的决定——通常是在这些患者的生命受到威胁时。Sharma说道：“在学术实验室中，资源和时间比较充裕。研究人员可以不断挖掘数据，并鉴别哪些数据有用，而哪些数据无用。但我不具备安排两个博士后盯着数据分析几个月的条件。”
Advanta验证了各种检验方法，对数百种生物和病原体以及数千种抗菌药物耐药性标志物进行了检测和定量。全自动化数据分析平台可生成定制报告，提供可利用的结果。
商业实验室从事研究
Sharma的背景是学术界，自2009年以来，他一直在使用NGS研究传染病。十年来，他一直担任国家汉森病计划的分子生物学负责人，该计划是美国联邦政府唯一的麻风病研究计划。他的实验室使用NGS证明美国南部的人们正在因犰狳而感染麻风病。CIO一直在寻找创新的解决方案，他说道：“任何不寻常和具有挑战性的技术都会让我感到非常兴奋。如果能够找到一种可以应用于项目的技术（无论是流行病学还是临床诊断开发），这会让我激动不已。如果我发现这样的技术，我会一整夜不睡觉。”
2020年，Advanta成立了自己的研究部门。该公司已经培养起浓厚的研究文化，使其作为传染病领域的新兴领导者脱颖而出；在Sharma加入公司的两年里，他们发表了多篇论文，还有其他几篇文章处于草稿阶段。
他们最近的两篇论文探讨了NGS工作流程。第一篇论文发表在《实用检验医学》（Practical Laboratory Medicine）上，侧重于优化Illumina COVIDSeq方案以实现更具成本效益的基因组监测。该论文随后被美国疾病预防控制中心作为先进的分子检测技术重点介绍。第二篇论文发表在《呼吸医学进展》（Advances in Respiratory Medicine）上，研究了PCR相对于宏基因组NGS方法诊断下呼吸道感染的有效性。他们使用Illumina Respiratory Pathogen Infectious Disease/Antimicrobial Resistance Panel (ID/AMR) 或RPIP，能够检测到另外29种通过使用靶向qPCR panel未能检出的上呼吸道微生物。RPIP可靶向超过280种呼吸道病原体，包括SARS-CoV-2、流感病毒、呼吸道合胞病毒、细菌、真菌以及超过2,000个AMR标志物。
Advanta还使用Illumina Urinary Pathogen Infectious Disease/Antimicrobial Resistance (ID/AMR) Panel或UPIP，这是一种可检测和定量170多种可能导致泌尿生殖系统感染的生物（包括具有耐药性并导致复杂和复发性UTI的生物）的检验技术。UPIP还鉴别出与18种不同药物类别相关联的3,700多种AMR标志物。UPIP和RPIP与全自动数据分析平台Explify配合使用，可提供对细菌、真菌、病毒和寄生微生物感染的全面分析。
Advanta还与德克萨斯大学泰勒健康科学中心（The University of Texas at Tyler Health Science Center）微生物学部合作，研究非结核分枝杆菌及其他可能引起看起来像结核病的肺部疾病的需氧放线菌。Sharma表示：“没有多少人会去寻找那些略有不同的分枝杆菌菌株或菌种，有时抗菌素治疗是不同的。正是在这样的背景下，精确宏基因组学在诊断特异性和准确、个性化药物递送的工具中才变得非常重要。
仅仅是开具抗菌素处方，工作量似乎都显得过大。这是一项昂贵的检验。但是，如果您将总体节省与医疗保健系统进行比较，特别是在患者必须进行静脉输液或长期住院的复杂感染病例中，这样做是值得的。如果您能够通过为患者开出99%可能有效的抗菌素或者至少排除那些不起作用的抗菌素，而使患者提前三天出院，那么也可以证明这种做法在经济上是有益的。”
跟随精准肿瘤学的道路
Sharma发现了从根本上改变传染病诊断和治疗方式的可能。他指出，在肿瘤学领域，更常见的是对肿瘤样本进行全面的基因组分析或检验选择性遗传标志物以预测治疗后的反应。美国食品药品监督管理局已经批准了几种与伴随诊断检测相结合的抗癌药物。“这在传染病治疗中并不常见。如果您在不清楚治疗后的反应是什么的情况下继续治疗患者，则可能会引起更多的抗菌药物耐药性。它既浪费时间，也可能对患者有害。
最终，如果每个患者不仅根据临床症状，而且根据基因组或表型证据接受治疗，这很可能会减少即将到来的抗菌药物耐药性‘大流行’。制药行业对开发新型抗菌素没有太大的兴趣，因此我们必须非常精确、非常有选择性地使用我们所拥有的药物。精确宏基因组学为有效实施抗菌素治疗提供了信息。这是阻止耐药性大流行的唯一方法。”
如需了解有关Illumina Respiratory Pathogen Infectious Disease/Antimicrobial Resistance Panel的信息，请点击此处。
如需了解有关Illumina Urinary Pathogen Infectious Disease/Antimicrobial Resistance Panel的信息，请点击此处。
