研究人員發明不到90分鐘就能確定抗生素耐藥性的測試方法

一種用電探針測量細菌代謝活動的技術可以在不到90分鐘內確定抗生素耐藥性,與目前的技術所需的一到兩天相比,這是一個巨大的改進。這一發現意味着醫生可以迅速知道哪種抗生素對威脅病人生命的感染有效或無效,這是世界各地醫院的醫生每天都要面對的一個難題。
華盛頓州立大學的一個研究小組在《生物傳感器和生物電子學》雜誌上報告了他們的工作。

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保羅-G-艾倫全球健康學院的執政者教授、該論文的共同作者道格拉斯-卡爾說:”新的想法是讓醫生更快地得到結果,以便他們能夠在工作的時間範圍內做出適當的臨床決定,而不是等待。我們不是在尋找培養物的生長,而是在尋找新陳代謝,這基本上就是我們通過這些電子的運動來檢測的,所以與傳統的基於培養物的檢測相比,它可以在更短的時間內發生。”

抗生素耐藥性的流行在世界各地不斷增加,並威脅到治療許多常見傳染病的能力。例如,美國每年有數百萬人感染耐藥性病原體,成千上萬的人死於無法治療的肺炎或敗血症。

要明確確定某種感染是否對抗生素有抗藥性,需要將細菌分離出來,然後在實驗室中培養,並觀察細菌群的生長情況,這一過程可能需要兩天或更長時間。面對生病的病人,醫生們往往不得不立即盲目開出抗生素,而不知道它的效果如何的完整信息。

在他們的論文中,WSU團隊使用一個探針直接測量細菌的電化學信號,從而測量它們的新陳代謝和呼吸,並在它們在培養中可見之前就了解它們的情況。觀察八種不同的細菌,研究人員能夠利用細菌的電信號在不到90分鐘的時間內確定哪些是對抗生素敏感的,哪些是對抗生素有抵抗力的。在抗生素治療后仍在進行新陳代謝和”呼吸”的細菌被認為是耐葯的。

Gene和Linda Voiland化學工程和生物工程學院的博士后研究員Abdelrhman Mohamed說,以前測量細菌的電化學活動的嘗試是有限的,因為大多數細菌種類不能夠直接向電極轉移電子。研究人員在他們的檢測中加入了一種化學媒介,它就像一個穿梭機,從細菌的表面蛋白中獲取電子,並將它們轉移到研究人員的電極上,在那裡可以測量電信號。這使醫護人員能夠擁有一個通用的機制,可以測試所有類型的病原體。研究人員測試了導致醫院獲得性感染的四種不同的細菌種類,並測試了各種通過不同機制發揮作用的抗生素。他們還開發了一個抗生素敏感性指數,對結果進行分類,以幫助醫生決定使用哪種抗生素。

研究人員現在正計劃設計他們的探針,使其方便和標準化,供臨床醫生使用,並希望能將其商業化。他們還在努力更好地理解電化學過程的基本機制,以進一步改進它。