检测板|3小时药敏检测,让抗生素精准狙击细菌

抗生素能救命 , 但抗生素滥用带来的超级细菌耐药也能致命 。世卫组织专家估计 , 到2050年 , 由于细菌对抗生素耐药导致的死亡人数可能从目前估计的每年70万人增加到每年1000万人 , 世界生产总值的损失将达到100万亿美元 。
检测板|3小时药敏检测,让抗生素精准狙击细菌
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科研人员在拉曼检测板上滴加氘标记后的尿液细菌标本
近日 , 中国科学院苏州生物医学工程技术研究所(以下简称苏州医工所)联合复旦大学附属华山医院、英国牛津大学的科研团队 , 开发了一种适用于血液和尿液标本的快速药敏检测方法(FRAST) , 相关研究成果发表于《分析化学》 。
论文第一作者、苏州医工所研究员宋一之告诉《中国科学报》:“FRAST将尿液和血液标本的药敏检测时间由3~4天分别缩短为3小时和21小时 , 有望让抗生素精准狙击细菌 。”
不够快、不够准
“药敏检测如果能在获得标本当天完成 , 是最理想的 。”论文作者之一、复旦大学附属华山医院主任医师徐晓刚向《中国科学报》解释道 , “只有拿到药敏报告后 , 才可以实现精准用药 。”
药敏定量试验中的MIC(minimum inhibitory concentration)值 , 即在体外抑制细菌生长的最低药物浓度 , 一直是微生物药敏试验、抗菌药效评价和临床抗菌方案制定的主流标准与主要依据之一 。
徐晓刚介绍说 , 普通细菌的培养至少需要一天时间 , 厌氧菌可能需要72个小时 , 之后再做药敏试验还需要大概20个小时 。粗略计算下来 , 3~4天对药敏检测来说是一个必要时间 。
由于尿液细菌含量相对血液来说要多 , 节约了细菌培养的时间 , 使尿液药敏检测比血液药敏检测用时短 , 但还是无法在一个工作日内完成 。现在的药敏检测流程不仅耗时耗力 , 并且对体外生长缓慢的病菌无能为力 。
研究人员还发现 , MIC只能从抑制细胞数目扩增这一角度反映与测量药效 , 却无法检测处于NGMA(Non-Growing but Metabolically Active)状态的病菌 , 即在药物作用下已经不再增殖但仍然具备代谢活性的存活细胞 。如果在抗菌治疗中成为漏网之鱼 , 将贻误病情 , 引起复发性感染 。
徐晓刚在临床中发现 , 这种状态的病菌也是十分常见的 , 带来的结果就是在治疗感染类疾病时 , 存在滥用和过度使用抗生素的情况 , 进而诱导耐药菌乃至“超级细菌”的频繁出现 。
不够快、不够准 , 已经成为传统方法制定抗菌治疗方案中不可避免的现状 。快速检测感染细菌的药敏特性 , 对确保有效抗生素的使用和减少对广谱药物的需求起着关键作用 。那么如何准确且快速的判断感染细菌的药敏特性呢?
为什么用拉曼光谱
1928年 , 印度科学家拉曼在实验室发现 , 单色入射光透射到物质中的散射光包含与入射光频率不同的光 , 即拉曼散射 。拉曼也因此获得诺贝尔奖 。
近年来 , 英国牛津大学副教授黄巍一直利用拉曼光谱进行单细胞的研究工作 , 同时也开发了拉曼与稳定同位素标记联用技术 , 是一位将拉曼引入单细胞分析中先行者 。
细菌大多是单细胞 。黄巍在采访中提及 , 单细胞拉曼图谱最大的特点就是无需外源标记 , 展现的是细胞的内在信号 , 可以视为细胞的化学指纹或者化学画像 , 又称为细胞的表型 , 是基因和环境互相作用的结果 。

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