CD45免疫磁珠宿主细胞清除技术提升血流感染宏基因组测序性能的研发与评价

本研究创新性地开发了CD45免疫磁珠宿主细胞清除技术（IP法），通过特异性清除白细胞显著降低宿主DNA干扰，提升宏基因组测序（mNGS）对血流感染病原体的检测灵敏度。实验证明该方法可将病原体检测限提高至100 CFU/ml（大肠杆菌/金黄色葡萄球菌）和50 CFU/ml（白色念珠菌），临床样本检测阳性率显著优于血浆cfDNA mNGS，为血流感染精准诊断提供新技术方案。

Highlight

CD45免疫磁珠可高效清除全血中99.9%的白细胞

IP法处理后的上清液宿主DNA含量显著低于全血和血浆组

mNGS检测灵敏度达100 CFU/ml（大肠杆菌/金黄色葡萄球菌）及50 CFU/ml（白色念珠菌）

临床验证显示IP法联合mNGS检测阳性率显著优于血浆cfDNA mNGS

Materials and reagents

核酸纯化使用TIANGEN Biotech的DNA/RNA提取试剂盒（Cat. No. DP315）。mNGS建库采用Vazyme VAHTS DNA Library Prep Kit for Illumina（Cat. No. NC610）。核酸浓度定量使用Thermo Fisher Scientific核酸浓度检测试剂盒（Cat. No. Q33226）。qPCR实验采用人GAPDH基因染料法检测试剂盒。

Efficiency of host DNA depletion

图1A展示了使用CD45免疫磁珠（MPs）从全血样本中清除宿主DNA的工作流程。免疫磁珠清除后，我们对沉淀和上清部分进行白细胞计数和涂片分析（图1B）。定量分析显示上清中白细胞（WBC）计数较处理前全血显著降低（p<0.05，n=5）。值得注意的是，沉淀中的WBC计数明显高于上清部分，表明CD45-MPs能有效捕获白细胞。显微镜观察进一步证实上清中白细胞被有效清除，而沉淀中富含白细胞。

Discussion

本研究开发了一种血流感染病原体检测新方法。该方法通过免疫磁珠分离宿主细胞来清除宿主DNA，从而提升mNGS的临床性能。结果表明该策略能有效清除宿主细胞并显著降低mNGS中的宿主DNA干扰。

与传统微生物检测相比，mNGS具有无偏检测、更短周转时间（TAT）以及广谱病原体覆盖等优势。然而，高宿主DNA背景严重限制其检测灵敏度。本研究提出的IP法通过整合红细胞裂解和CD45-MPs介导的宿主细胞清除，为突破这一技术瓶颈提供了新思路。