在 21 世纪初的康涅狄格州乡村长大的凯瑟琳·麦克威廉姆斯很熟悉蜱虫的危险。她说，在自家周围的树林里玩耍几天后，“我们家的日常就是刷牙、上厕所和检查蜱虫。”
所以当 15 岁的麦克威廉姆斯突然发烧到 104 度时，她的妈妈立刻想到了莱姆病，这是一种由伯氏疏螺旋体细菌引起的蜱传播疾病。她要求进行莱姆病检测。在等待结果的同时，麦克威廉姆斯的症状演变成近乎持续的头晕和关节疼痛，这是该疾病的另外两个标志。
但是，两周过去后，他们得到了令人惊讶的消息：她的莱姆病检测结果为阴性。
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如果结果为阳性，麦克威廉姆斯的医生会开高剂量的抗生素，可以迅速清除感染。没有确诊，麦克威廉姆斯的症状恶化，而医生在她母亲的坚持下进行了第二次莱姆病检测。她回忆说，课堂上她晕得几乎站不稳，踢足球时膝盖和肩膀都疼痛不已。
她说：“我记得当时感到非常沮丧，因为我从没生过病，突然病得这么重，却没有任何答案，这真的很难受。”
两周后，他们的怀疑得到了证实：麦克威廉姆斯的莱姆病检测结果呈阳性。服用一个疗程的抗生素后，该疾病和她的症状都消失了。
她的遭遇很常见；据疾病控制和预防中心称，每年美国约有 30 万人被诊断出患有莱姆病，而且这个数字还在上升。有些人需要等待几个月甚至几年才能得到正确的莱姆病诊断。他们的病例突出显示了一个问题：在感染的第一个月，莱姆病检测经常出错。如果及早诊断和治疗，这种感染很容易清除，但如果不及时治疗，可能会导致一系列挥之不去的症状，从严重的关节炎到短期记忆问题。
现在，许多研究小组正在努力改进莱姆病检测，以便在早期阶段发现感染。疾病预防控制中心正在研究的一个途径旨在创建血液中“莱姆病”小分子“特征”，这种方法在早期检测中可以显著提高早期感染的检出率。
棘手的诊断
目前，只有一种获得食品和药物管理局批准的莱姆病实验室检测方法：一种血液检测，依靠检测抗体，即人体免疫系统为应对疾病而产生的蛋白质。虽然这种方法在诊断后期疾病方面效果良好，但当抗体水平较低时，它可能会错过早期疾病。在感染后的前三周，该检测只能在 29% 到 40% 的情况下检测到莱姆病。（一旦莱姆病扩散到神经系统，该检测的准确率为 87%，对于发生莱姆关节炎的患者，准确率为 97%）。 疾病预防控制中心警告说，由于该检测在感染后 4 到 6 周才可能呈阳性，因此根据症状怀疑莱姆病的医生即使检测结果为阴性也应开抗生素。
然而，在实践中，情况并非总是如此。“在早期莱姆病中，我经常需要运用临床判断，”丹尼尔·卡梅伦博士说，他领导着纽约州基斯科山一家专门治疗莱姆病的私人诊所，并且已经治疗莱姆病 30 年了。“但是，有些医生仍在等待[阳性]检测结果，如果他们无法通过检测确认，他们就不愿意诊断莱姆病，也不会进行治疗。”
他补充说，一些医生可能不愿根据症状进行诊断，因为他们习惯于对其他疾病使用高度准确的检测，或者因为莱姆病的症状可能与其他多种疾病（如慢性疲劳或纤维肌痛）的症状相似。
近年来，对不可靠的莱姆病检测的担忧甚至促使州政府介入。2013 年，弗吉尼亚州通过了一项《莱姆病检测披露法案》，要求医生告知患者，莱姆病检测阴性并不一定意味着他们没有莱姆病，马里兰州在 2016 年也通过了类似的法律。
“莱姆病在美国是一个严重的问题，我们真的需要找到解决我们存在的一些局限性的方法，尤其是在诊断这种感染方面，”疾病预防控制中心的微生物学家克劳迪娅·莫林斯说。“我们希望有一种可以在感染后前两周内使用，并且不依赖于抗体产生的检测方法。”
因此，莫林斯和她的同事们专注于代谢组学——这种方法不是直接检测对感染的免疫反应，而是寻找广泛的附带损害。
具体来说，他们正在寻找所谓的代谢物生物标记：血液中通常存在的糖、肽、脂类、氨基酸、脂肪酸和核苷酸的列表。
人们认为，像莱姆病这样的感染会改变这些物质的水平——而且它们会以可预测、可衡量的方式改变。
莫林斯和她的团队通过利用疾病预防控制中心独特的资源——装满特征明确的血清样本的冷冻机来检验这一假设。他们使用了来自 89 名早期莱姆病患者（在感染的第一个月内）和 50 名健康对照组的血清来开发一种检测莱姆病血液特征的算法。
然后，研究人员在更大的血清样本中测试了该算法，发现他们可以诊断出 88% 的早期莱姆病病例，并且可以在 93% 的情况下将莱姆病与其他疾病（包括单核细胞增多症和纤维肌痛）区分开来。研究结果发表在2015 年发表在《临床传染病》杂志上的一项研究中。
梅奥诊所传染病血清学实验室主任微生物学家埃利·西尔称 2015 年的研究“非常有希望”。她说：“他们在早期莱姆病患者中表现出的敏感性非常高，是我见过的最高的。”
在即将发表的一篇论文中，研究人员还表明，代谢组学可以将莱姆病与一种类似的蜱传播疾病——南方蜱相关皮疹疾病 (STARI) 区分开来。这种疾病的症状与莱姆病相似，包括靶心皮疹，并且发生在地理区域重叠的地区。目前还没有实验室检测来诊断 STARI，而且人们对该疾病的进展和如何治疗知之甚少，莫林斯希望通过更好的检测来改变这种情况。
走向临床
现在，研究人员正在努力使代谢组学在临床环境中更加实用。他们面临的主要障碍是设备：像他们这样的实验室使用的质谱仪与医院使用的质谱仪不同，因此该团队目前正在为许多医院用于诊断代谢性出生缺陷的质谱平台调整他们的技术。
“实际上，尝试针对已经可用的平台而不是重新发明轮子是有意义的，”莫林斯解释说。
他们还在努力开发更好的生物标记和算法，以根据他们最近从科罗拉多州立大学和纽约医学院附属诊所收集的新血液样本来识别莱姆病。最终，他们将开始对诊所收集并邮寄到疾病预防控制中心的患者血清样本进行实时检测。
“人们非常害怕患上莱姆病，这是有原因的。因此，如果您可以更准确地告诉他们是否感染了这种疾病，我认为这对他们自己的安心和了解他们正在处理的事情也是[有好处的]，”莫林斯说。“我认为我们有义务给患者提供正确的诊断。”