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Molecular rapid diagnostic testing for bloodstream infections: Nanopore targeted sequencing with pathogen-specific primers - 17/05/24

Doi : 10.1016/j.jinf.2024.106166 
Dongsheng Han a, b, c, 1, Fei Yu a, b, c, 1, Dan Zhang a, b, c, Juan Hu d, Xuan Zhang e, Dairong Xiang e, Bin Lou a, b, c, Yu Chen a, b, c, , Shufa Zheng a, b, c,
a Department of Laboratory Medicine, the First Affiliated Hospital, Zhejiang University School of Medicine, Hangzhou, Zhejiang 310003, China 
b Zhejiang Key Laboratory of Clinical In Vitro Diagnostic Techniques, Hangzhou, Zhejiang 310003, China 
c Institute of Laboratory Medicine, Zhejiang University, Hangzhou, Zhejiang 310003, China 
d Department of Critical Care Units, The First Affiliated Hospital, School of Medicine, Zhejiang University, Hangzhou, Zhejiang 310003, China 
e State Key Laboratory for Diagnosis and Treatment of Infectious Diseases, National Clinical Research Center for Infectious Diseases, National Medical Center for Infectious Diseases, Collaborative Innovation Center for Diagnosis and Treatment of Infectious Diseases, The First Affiliated Hospital, Zhejiang University School of Medicine, Hangzhou 310003, China 

Correspondence to: Centre of Clinical Laboratory, First Affiliated Hospital, College of Medicine, Zhejiang University, 79 Qingchun Road, Hangzhou 310003, China.Centre of Clinical Laboratory, First Affiliated Hospital, College of Medicine, Zhejiang University79 Qingchun RoadHangzhou310003China

Summary

Background

Nanopore sequencing, known for real-time analysis, shows promise for rapid clinical infection diagnosis but lacks effective assays for bloodstream infections (BSIs).

Methods

We prospectively assessed the performance of a novel nanopore targeted sequencing (NTS) assay in identifying pathogens and predicting antibiotic resistance in BSIs, analyzing 387 blood samples from December 2021 to April 2023.

Results

The positivity rate for NTS (69.5 %, 269/387) nearly matches that of metagenomic next-generation sequencing (mNGS) (74.7 %, 289/387; p = 0.128) and surpasses the positivity rate of conventional blood culture (BC) (33.9 %, 131/387; p < 0.01). Frequent pathogens detected by NTS included Klebsiella pneumoniae (n = 54), Pseudomonas aeruginosa (n = 36), Escherichia coli (n = 36), Enterococcus faecium(n = 30), Acinetobacter baumannii(n = 26), Staphylococcus aureus(n = 23), and Human cytomegalovirus (n = 37). Against a composite BSI diagnostic standard, NTS demonstrated a sensitivity and specificity of 84.0 % (95 % CI 79.5 %–87.7 %) and 90.1 % (95 % CI 81.7 %–88.5 %), respectively. The concordance between NTS and mNGS results (the percentage of total cases where both either detected BSI-related pathogens or were both negative) was 90.2 % (359/387), whereas the consistency between NTS and BC was only 60.2 % (233/387). In 80.6 % (50/62) of the samples with identical pathogens identified by both NTS tests and BCs, the genotypic resistance identified by NTS correlated with culture-confirmed phenotypic resistance. Using NTS, 95 % of samples can be tested and analyzed in approximately 7 h, allowing for early patient diagnosis.

Conclusions

NTS is rapid, sensitive, and efficient for detecting BSIs and drug-resistant genes, making it a potential preferred diagnostic tool for early infection identification in critically ill patients.

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Highlights

We developed a nanopore targeted sequencing with pathogen-specific primers.
This NTS assay offers a rapid and sensitive diagnosis for BSIs.
NTS assay showed a high concordance rate with mNGS results.
NTS correlated genotypic resistance with phenotypic resistance in 80.6 % of cases.

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Keywords : Bloodstream infections, Targeted nanopore sequencing, Metagenomic next-generation sequencing, Blood culture, Antibiotic susceptibility testing


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Vol 88 - N° 6

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