[发明专利]细菌捕获测序平台及其设计、构建和使用方法

说明书

本发明提供了用于同时检测、鉴定和/或表征已知或疑似感染脊椎动物，更特别是人类的病原菌以及检测、鉴定和/或表征抗微生物抗性基因和生物标记物以及检测新颖细菌和/或抗微生物抗性基因的新颖方法、系统、工具和试剂盒。本文所述的方法、系统、工具和试剂盒基于细菌捕获测序平台(BacCapSeq)，所述平台是由发明人开发的新颖平台。本发明还提供了设计和构建所述细菌捕获测序平台的方法。

相关申请的交叉引用

本申请要求2018年5月24日提交的美国专利申请序列号62/675,890和2018年8月29日提交的美国专利申请序列号62/724,014的优先权，这两篇专利的全部内容均据此以引用方式并入本文。

政府支持声明

本发明是在由美国国立卫生研究院授予的AI109761下在美国政府支持下完成的。因此，美国政府对本发明具有一定权利。

技术领域

本发明涉及使用高通量测序进行多重病原菌检测、鉴定和表征的领域。

背景技术

在前抗生素时代中，自然发生的传染病是死亡的常见原因。例如，产后败血症是孕产妇死亡的常见原因。高达30％的儿童没有活过他们出生后第一年，并且社区获得性肺炎和脑膜炎分别导致了30％和70％的死亡率。细菌诊断和抗生素的出现不仅减轻了自然发生的传染病的负担，而且还通过实现临床医学创新(例如器官移植、关节置换和其他有创外科手术，免疫抑制化学疗法和烧伤管理)提高了我们的生活质量。然而，这些进展受到抗微生物抗性(AMR)出现的威胁。在2013年，世界经济论坛(collaborative World EconomicForum)估计仅在美国，每年因医院获得性感染而导致的AMR相关死亡人数就为100,000例(Golkar等人，2014)。据估计AMR的全球影响每年造成700,000例死亡，其中发展中国家负担最重。

对细菌感染进行早期、准确的鉴别诊断对于降低发病率、死亡率和医疗保健成本至关重要。它还可以减少抗生素的不当使用。常用于细菌感染的鉴别诊断的多重PCR方法可识别潜在的病原体，但不能提供对AMR基因存在或表达的洞察。此外，它们不包括仅罕有地与重大疾病相关的细菌，诸如阴道加德纳菌(G.Vaginalis)，所述细菌在此参与涉及患有HIV/AIDS的个体的无法解释的败血症。此外，基于培养的方法需要两到几天才能鉴定出病原体，甚至需要更长的时间才能提供抗生素敏感性谱(Rhee等人，2017)。因此，在获取更多具体信息之前，医生通常会施用广谱抗生素(Howell和Davis，2017)。

目前尚无平台允许快速且同步地洞察实现可降低发病率、死亡率和经济负担的早期和精确的抗生素治疗所需的系统发育、致病性标记和抗微生物抗性。

因此，需要一种灵敏的、具有成本效益的捕获测序平台来检测病原菌，尤其是在临床环境中检测病原菌，以及与致病性和抗生素抗性相关的特征。本发明是用于任何类型的样品的临床诊断和细菌分析的基于灵敏且特异的高通量(HTS)的平台。

发明内容