mNGS理论上能够对检测样本中的所有生物基因组进行无偏倚测序，在下呼吸道感染中应用广泛，包括感染病原体的诊断、预测病原体耐药性等。

1. 基于二代测序的mNGS

二代测序是一种高通量、短读长的分子测序方法，大多数二代测序方法在DNA合成同时进行测序，通过在DNA复制过程中捕捉具有特殊标记的核苷酸进行基因组测序获得序列，在获得短序列后通过生物信息学处理再进行数据分析得出结果。

基于二代测序的mNGS相较于常规病原学检测方法能显著提高呼吸道病原体检出率，已有不少研究肯定了其在呼吸道病原体检测中的积极作用，但与常规方法相比，其检测能力的优劣也可能因病原体种类不同而存在差异。

Qian等研究发现基于二代测序的mNGS在呼吸道样本中检测细菌和真菌的灵敏度高于传统培养（95% vs 54%），但检测病毒的灵敏度低于PCR。一项多中心回顾性研究对疑似肺部感染患者支气管肺泡灌洗液（BALF）进行病原体检测，发现基于二代测序的mNGS的检测阳性率和灵敏度明显高于常规检测方法（分别为47.97% vs 23.17%，53.49% vs 23.26%），尤其对结核分枝杆菌、非典型病原体、病毒、真菌而言，且特异性也优于常规检测（90.32% vs 77.42%，P=0.167）。对于肺组织活检标本，用于mNGS检测的二代Illumina平台和三代纳米孔测序在真菌检测方面优于培养、qPCR、病理等微生物检测方法，然而在结核分枝杆菌检测方面两者均较弱。此外，有研究发现对于感染性疾病（包括下呼吸道感染）基于二代测序的mNGS对病原体的识别相比于传统病原微生物培养受抗生素使用的影响更小。

2. 基于三代纳米孔测序的mNGS

纳米孔测序属于三代测序技术，测序原理依靠单链DNA或RNA序列不同碱基通过测序装置纳米孔时，引起电流变化并进行传感信号分析，进而实现单分子测序。

Mu等收集了292例可疑下呼吸道感染患者的171份BALF标本和121份痰标本，进行基于纳米孔测序的快速宏基因组测序检测和常规微生物检测诊断常见下呼吸道感染细菌病原体临床价值的比较，结果提示快速宏基因组检测和传统培养的流程所需时间分别为（6.4±1.4）h和（94.8±34.9）h，相较于培养和qPCR的验证试验，宏基因组检测的灵敏度为96.6%，特异度为88.0%，并在161份培养阴性样本中鉴定出63份病原体，显示其在病原体检出时间和检出率方面的优势。基于纳米孔测序的mNGS在呼吸机相关肺炎病原体检测中也能更好识别合并感染，可在5h内检出病原体，并能较好预测病原体耐药表型。此外，Yu等对164例疑似肺结核患者进行回顾性分析，采用痰液和BALF标本，将抗酸染色涂片、结核分枝杆菌培养、Xpert-结核分枝杆菌/利福平耐药检测（Xpert MTB/RIF）和对标本进行结核分枝杆菌全基因组测序的宏基因组纳米孔测序诊断肺结核的性能进行比较，结果显示四种方法的灵敏度分别为27.6%、57.8%、62.9%、94.8%，特异度分别为87.5%、100.0%、97.9%、97.9%，阳性预测值分别为84.2%、100.0%、98.7%、99.1%，阴性预测值分别为33.3%、49.5%、52.2%、88.7%，显示出纳米孔测序在肺结核诊断中的优异性能。

3. 基于二代测序和纳米孔测序的mNGS在呼吸道病原体检测中的比较

有研究对基于二代测序Illumina平台和基于纳米孔的宏基因组测序对疑似社区获得性肺炎（CAP）患者BALF病原体检测临床价值进行比较，收集66例患者的BALF标本进行传统培养和基于两种平台的宏基因组测序，结果提示基于纳米孔的宏基因组测序检出更多的病毒、真菌和分枝杆菌种类，两者在对除结核分枝杆菌复合群/非结核分枝杆菌外的细菌的检测能力相似，在主要病原体诊断性能方面，Illumina平台对细菌和鹦鹉热衣原体更具优势，纳米孔测序则对真菌更具优势，在指导药物治疗方面两种平台无显著差异，纳米孔测序流程所需时间显著短于Illumina平台。

纳米孔测序因其检测时间更短且成本更低比Illumina平台mNGS在呼吸道感染早期诊断中更具优势，也因此在危重感染患者早期诊断中具有广阔应用前景。

4. mNGS联合其他检查方法对诊断能力的提升

mNGS与常规检测方法联用能有效提高病原体识别率，与其他实验室检查化验结果相结合能提高疾病诊断能力。我国一项纳入275例患者的多中心研究表明联合多种病原学检测方法可提高重症CAP患者病原体识别率，对血液标本、尿液标本和呼吸道标本在传统培养、血清学试验和PCR的基础上增加mNGS检测后病原体识别率提高了33.4%（40.8% vs 74.2%）。Pan等对102例免疫功能正常疑似肺部感染患者BALF进行病原体检测发现，将BALF的mNGS结果和BALF中性粒细胞百分比或BALF中性粒细胞与淋巴细胞比值综合考虑能更有效区分感染和非感染患者。

5. mNGS应用于严重肺部感染患者

一项系统评价和荟萃分析显示mNGS对BALF病原体诊断能力在严重肺部感染患者或免疫功能低下肺部感染患者中比非严重肺部感染患者更好。另一项系统评价和荟萃分析表明根据mNGS结果调整治疗可降低重症肺炎患者28 d和90 d死亡率，缩短住院时间。体现出mNGS对严重肺部感染患者病原体诊断和改善预后的实用价值，一定程度提示早期应用mNGS的重要性。

6. 应用mNGS预测病原体耐药性