将结核病基因组学引入临床：一个全面的流程，用于从基因组数据预测抗菌药物敏感性，并经过ISO标准的验证和认证。

摘要

背景 全基因组测序（WGS）在结核病的临床管理中发挥着越来越重要的作用，但目前缺乏适合临床报告并符合国际标准认证的便捷生物信息学工具。方法 我们开发了tbtAMR，这是一种灵活而全面的工具，用于分析结核分枝杆菌的基因组数据，包括推断表型耐药性和谱系分类。通过使用本地和公开可用的真实世界数据（表型和基因型）以及合成基因组数据进行验证，以确定适当的质量控制指标，并广泛验证该流程在临床中的应用。结果 tbtAMR准确预测了第一线和第二线药物的谱系和表型耐药性，其计算和预测性能与当前可用的其他生物信息学工具相当或更好。tbtAMR具有灵活性，可以通过修改标准来满足用户的需求。解释 tbtAMR工具适用于临床和公共卫生微生物实验室环境，并且可以由非程序员根据特定的本地需求进行定制。我们已在实验室中根据ISO标准对该工具进行了认证，并已在临床相关时间框架内实施了基于基因组序列数据的AMR常规报告。提供了报告模板、验证方法和数据集，为实验室采用并寻求其自身认证这一关键测试提供了一条途径，以改善全球结核病的管理。资金来源 维多利亚州政府卫生部；澳大利亚国家健康和医学研究委员会及医学研究未来基金。研究背景 在本研究之前的证据 我们在PubMed上搜索了使用以下搜索词的研究：“结核分枝杆菌”、“临床”、“生物信息学”、“基因组学”、“药物耐药性（或抗菌）”，截至2024年7月31日发表的研究，不限语言（n=258）。我们考虑了所有使用基因组学推断结核分枝杆菌可能的药物耐药性的研究。这些研究中的许多都强调了从基因组数据中进行有意义解释以推断临床应用AMR的挑战。尽管开发了生物信息学工具并编制了耐药性突变目录，但这些研究中很少有直接解决实施全基因组测序（WGS）和生物信息学流程以提供经过验证和认证的临床应用结果的挑战，也没有提供可持续的解决方案。本研究的附加价值 据我们所知，本研究首次详细介绍了验证和认证从WGS数据中常规推断AMR用于结核分枝杆菌治疗的临床应用的实际解决方案。我们开发、验证并认证了一种生物信息学工具tbtAMR，该工具稳健且灵活，采用数据驱动的方法推断耐药性，允许在大量内部数据和公开可用数据的基础上简单定制行为。此外，我们已将此流程和相关数据提供给更广泛的公共卫生社区，以帮助其他人实施类似的程序。与传染病临床医生、微生物学家和流行病学家的咨询使我们能够开发出一个稳健的工作流程，涵盖测序、分析、解释、报告、差异解决和持续验证。所有可用证据的意义 本研究解决了在临床和公共卫生实验室中报告结核分枝杆菌基因组AMR的具体需求。此外，这项工作提供了一个流程和数据供实验室利用，以实施结核分枝杆菌的基因组AMR。通过使用和进一步开发公开可用和开源的生物信息学软件，我们证明了在低发病率高收入环境中临床报告结核分枝杆菌基因组AMR结果的可行性。我们相信，这项工作为使结核分枝杆菌基因组AMR的报告对公共卫生和参考实验室更具可访问性奠定了基础。