Trong chẩn đoán hội chứng cúm và viêm đường hô hấp cấp, các triệu chứng lâm sàng thường chồng lấp giữa nhiều loại virus. Các xét nghiệm đích như RT-PCR có ưu điểm về tốc độ và độ nhạy cao, nhưng chỉ phát hiện những tác nhân đã được thiết kế mồi hoặc probe từ trước.

Đây chính là khoảng trống mà giải trình tự metagenomic (mNGS) có thể hỗ trợ.

Mở rộng phạm vi tìm kiếm tác nhân gây bệnh

Khác với xét nghiệm chỉ tìm kiếm một hoặc một nhóm tác nhân được xác định trước, mNGS cho phép phát hiện không định hướng nhiều nhóm vi sinh vật trong cùng một mẫu bệnh phẩm.

Theo TS.BS Trương Thái Phương, Phó Viện trưởng Viện Xét nghiệm Y học, Bệnh viện Bạch Mai, Trưởng khoa Vi sinh, mNGS có lợi thế trong việc mở rộng phổ phát hiện, nhận diện những virus nằm ngoài panel xét nghiệm thường quy hoặc những trình tự có sự khác biệt tại vùng đích.

Đặc biệt, công nghệ này có thể phát hiện đồng thời nhiều tác nhân mà không cần lựa chọn trước từng xét nghiệm, qua đó hỗ trợ nhận diện những trường hợp nhiễm trùng hỗn hợp hoặc tác nhân không điển hình.

Tuy nhiên, chuyên gia lưu ý, một danh sách dài các vi sinh vật được phát hiện không đồng nghĩa với việc người bệnh mắc nhiều căn bệnh cùng lúc. Số lượng tác nhân càng nhiều thì yêu cầu phân tầng ý nghĩa lâm sàng càng cao.

Không chỉ “tìm thấy” mà phải xác định được căn nguyên

Đây cũng là thách thức lớn nhất của mNGS.

Trong mẫu bệnh phẩm, ngoài tác nhân thực sự gây bệnh, kết quả giải trình tự có thể ghi nhận virus tồn tại kéo dài, virus tái hoạt, acid nucleic của tác nhân không trực tiếp gây bệnh hoặc tín hiệu do tạp nhiễm.

Vì vậy, phát hiện một trình tự virus không đồng nghĩa đã xác định được căn nguyên gây bệnh.

Việc diễn giải kết quả phải dựa trên nhiều lớp thông tin, gồm sự phù hợp giữa tác nhân với biểu hiện lâm sàng và dịch tễ; mức độ tín hiệu như số reads đặc hiệu, độ phủ hệ gen; chất lượng bệnh phẩm và các chỉ số kỹ thuật; đồng thời phải xem xét chứng kiểm soát và nguy cơ nhiễm chéo.

Với những phát hiện có ý nghĩa lớn đối với điều trị hoặc y tế công cộng, cần thực hiện xét nghiệm đích độc lập hoặc giải trình tự xác nhận trước khi đưa ra kết luận.

Khi nào mNGS thực sự có giá trị?

Trong phần lớn trường hợp nhiễm virus hô hấp thường gặp, RT-PCR hoặc panel đa mồi vẫn là lựa chọn tuyến đầu nhờ thời gian trả kết quả nhanh và khả năng phát hiện chính xác các tác nhân đã được xác định.

mNGS phù hợp hơn với vai trò xét nghiệm bổ sung, đặc biệt trong những tình huống khó.

Đó có thể là người bệnh viêm phổi nặng, điều trị tại ICU nhưng chưa xác định được căn nguyên; trường hợp panel xét nghiệm âm tính nhưng vẫn nghi ngờ nhiễm trùng; người bệnh suy giảm miễn dịch; hoặc những trường hợp cần mở rộng phổ tìm kiếm tác nhân và đánh giá đồng nhiễm.

Công nghệ này cũng có giá trị trong các cụm ca bất thường, khi cần phát hiện không định hướng tác nhân mới nổi hoặc thu thập dữ liệu hệ gen phục vụ giám sát.

Đáng chú ý, dữ liệu trình tự thu được còn có thể phục vụ định type/subtype, phân tích quan hệ phát sinh chủng loại, phát hiện biến đổi tại vùng đích của mồi/probe và hỗ trợ nhận diện tác nhân mới nổi hoặc biến thể.

Công nghệ hiện đại nhưng đòi hỏi kiểm soát chặt chẽ

Một quy trình mNGS không chỉ gồm bước giải trình tự. Kết quả có thể bị ảnh hưởng từ ngay giai đoạn tiền phân tích, bao gồm loại bệnh phẩm, thời điểm lấy mẫu, điều kiện bảo quản, số lần rã đông hay việc người bệnh đã sử dụng thuốc kháng virus trước khi lấy mẫu.

Ở giai đoạn phân tích, chất lượng cơ sở dữ liệu, thuật toán phân loại, ngưỡng báo cáo và khả năng phân biệt các loài có tương đồng di truyền cao cũng ảnh hưởng trực tiếp đến kết quả.
Đặc biệt, nhiễm chéo trong quá trình xét nghiệm là một trong những nguồn có thể tạo ra kết quả dương tính giả. Ngược lại, việc mất trình tự trong các bước tiền xử lý có thể dẫn đến âm tính giả.

Do đó, triển khai mNGS trong phòng xét nghiệm vi sinh lâm sàng đòi hỏi hệ thống kiểm soát chất lượng toàn diện: chứng âm theo từng lô, chứng dương hoặc vật liệu kiểm soát nội tại, kiểm soát hiệu suất tách chiết và tạo thư viện, theo dõi nền thuốc thử, xây dựng ngưỡng báo cáo riêng cho từng nhóm tác nhân và đánh giá định kỳ độ lặp lại, độ tái lập.

“Mảnh ghép” bổ sung trong chẩn đoán bệnh hô hấp

mNGS mở ra khả năng nhìn rộng hơn về hệ vi sinh vật hiện diện trong bệnh phẩm, nhưng giá trị của công nghệ không nằm ở việc tạo ra càng nhiều kết quả càng tốt.

Giá trị thực sự nằm ở khả năng biến dữ liệu giải trình tự thành thông tin có ý nghĩa lâm sàng.

Điều đó đòi hỏi lựa chọn đúng người bệnh, bệnh phẩm đạt chất lượng, quy trình xét nghiệm được kiểm soát chặt chẽ và kết quả được diễn giải dựa trên nhiều tiêu chí.

Theo định hướng được trình bày, mô hình phù hợp là xét nghiệm đích nhanh như RT-PCR hoặc panel đa mồi ở tuyến đầu; mNGS đóng vai trò công cụ bổ sung cho các ca khó, ca nặng, người bệnh nguy cơ cao và những tình huống cần phát hiện không định hướng hoặc phục vụ giám sát.

Với sự phát triển của tự động hóa, rút ngắn thời gian tạo thư viện, cải thiện dữ liệu nền, xây dựng cơ sở dữ liệu được kiểm định và các mô hình diễn giải kết hợp dữ liệu lâm sàng, mNGS được kỳ vọng ngày càng phát huy vai trò trong chẩn đoán các bệnh nhiễm trùng phức tạp.