微生物分子病理学
微生物分子病理学是应用基于核酸和蛋白质的实验室方法来检测、识别、表征和追踪感染性病原体——细菌、病毒、真菌和寄生虫——以及控制其毒力和耐药性的遗传决定因素。它处于临床微生物学和分子诊断学的交叉点，通过序列水平信息补充了培养和显微镜检查。
Definition
微生物分子病理学是实验室医学的一个分支，它使用分子技术——核酸扩增、测序、杂交和基于质谱的分析——来识别病原体，表征其基因组，并推断流行病学和耐药性信息。
Scope
本领域旨在引导读者了解诊断微生物学中使用的分子方法：用于生物体识别的保守标记基因的扩增和测序、用于疫情追踪和进化的基因分型和系统发育分析、耐药基因的检测、真菌和寄生虫疾病的分子诊断，以及不依赖培养的宏基因组和全基因组策略。它将这些视为实验室和参考主题，而非床边管理说明。
Sub-topics
Core questions
- 存在哪种生物体，分子标记能将其解析到何种物种或菌株？
- 相关分离株在传播中如何关联，系统发育揭示了其进化的哪些信息？
- 编码了哪些耐药性和毒力决定因素，它们的移动性如何？
- 何时应优先选择不依赖培养（宏基因组或全基因组）方法而非靶向检测？
Key concepts
- 保守标记基因（16S rRNA, ITS）作为识别靶点
- 核酸扩增检测（PCR及其变体）
- 基因分型和分子菌株分型
- 系统发育推断和分子流行病学
- 基因型耐药性检测
- 不依赖培养的诊断
- 全基因组和宏基因组测序
Mechanisms
分子微生物学方法利用生物体之间的序列差异。保守但可变的标记基因——细菌16S rRNA基因和真菌内转录间隔区（ITS）——可以被扩增和测序，以对分离株进行分类学定位（Patel, 2001）。菌株水平的区分使用条带或基于序列的分型来判断分离株是否相关（Tenover, 1995）。比较不同样本的序列可以对病原体如何进化和传播进行系统发育重建（Pybus & Rambaut, 2009）。不依赖培养的宏基因组测序直接从临床材料中读取核酸，原则上可以在不预先知道要寻找什么的情况下检测到存在的任何生物体（Miller & Chiu, 2020）。
Clinical relevance
分子方法描述了现代实验室如何识别病原体、检测耐药决定因素和重建传播，这为系统层面的诊断报告、感染预防监测和抗菌药物管理提供了基础。本条目解释了此类证据是如何产生的，并非诊断或治疗任何个体患者的指南。
Evidence & guidelines
此处总结的方法借鉴了临床微生物学中的诊断和方法学文献，包括解释菌株分型模式的标准化标准（Tenover, 1995）以及权衡宏基因组测序临床作用的综述（Miller & Chiu, 2020）。具体的检测性能和报告标准由专业和监管机构制定，此处不予赘述。
History
分子微生物学起源于20世纪后期PCR和DNA测序的普及，这使得保守基因识别（Patel, 2001）和可重复的分子菌株分型（Tenover, 1995）成为常规。高通量测序的成熟随后将该领域扩展到直接从临床样本中读取病原体基因组的全基因组和宏基因组方法（Miller & Chiu, 2020）。
Related topics
Seminal works
- patel-2001
- tenover-1995
- pybus-2009
Frequently asked questions
- 微生物分子病理学与传统临床微生物学有何不同？
- 传统微生物学依赖于培养、显微镜检查和表型测试，而分子病理学则增加了基于核酸和序列的方法，可以识别和表征生物体，包括那些在培养中生长不良或根本不生长的生物体。
- 分子方法是否取代了培养？
- 并非完全取代；分子方法和基于培养的方法通常是互补的。培养对于表型药敏试验和分离株的回收仍然很重要，而分子方法则增加了速度、序列水平的识别和耐药决定因素的检测。