中國科學(xué)家開發(fā)出一種快速分析抗菌藥物耐藥性的新型儀器
廣泛的抗菌素耐藥性(AMR)和相關(guān)的“超級細菌”的增加是一個主要的公共衛(wèi)生威脅。由于缺乏臨床AMR的快速檢測,導(dǎo)致濫用或過度使用抗生素的主要原因?,F(xiàn)在,中國科學(xué)院青島生物能源與生物加工技術(shù)研究所(QIBEBT)的中國科學(xué)家推出了一種原型儀器,可以在三小時內(nèi)直接測量臨床樣品單細胞分辨率下的抗菌耐藥表型,無需細胞繁殖。
該系統(tǒng)的臨床抗菌藥物耐藥性測量法(CAMR-R)基于該團隊發(fā)明的一種新方法,該方法顯示AMR可通過D 2 O-喂養(yǎng)拉曼顯微光譜法測量。當(dāng)細胞消耗水時,在這種情況下為D2O或重水,可以通過單細胞拉曼光譜測量消耗速率。因此,AMR水平可以以單細胞分辨率以無培養(yǎng)方式定量。
“所有活的微生物細胞都消耗水來維持代謝活動。因此,CAMR-R廣泛適用于不同的臨床病原體,”該系統(tǒng)開發(fā)的QIBEBT單細胞中心負責(zé)人徐健說。“CAMR-R為負責(zé)任和精確的抗生素管理提供了解決方案。”
據(jù)XU介紹,CAMR-R配備了智能信息系統(tǒng),包括三個軟件:CAMR-RamLIS,CAMR-RamEX和CAMR-RamDB。CAMR-RamLIS控制單細胞拉曼光譜的快速,精確和智能采集。CAMR-RamEX執(zhí)行拉曼光譜的自動分析,并計算單細胞AMR的分布以及臨床樣品的平均AMR。CAMR-RamDB支持基于大型臨床病原體參考Ramanome數(shù)據(jù)庫的高通量,智能的病原體鑒定。
傳統(tǒng)的AMR測試基于細胞培養(yǎng)和繁殖,其測量抗生素下的微生物抑制程度。這種過程通常需要長達24至48小時,并且不能解決尚未培養(yǎng)或生長緩慢的病原體。
“分子診斷方法,如核酸檢測或基因組測序可以快得多,但它們只適用于已知的基因突變 - 不適用于由未知基因突變或新機制引起的AMR。此外,它們通常無法量化AMR,“MA Bo說,同樣來自QIBEBT的單細胞中心。
在全球范圍內(nèi),科學(xué)家們一直在競相開發(fā)臨床適用的快速AMR測試方法。美國國立衛(wèi)生研究院(NIH)提供了2000萬美元的研究經(jīng)費,專門鼓勵該領(lǐng)域的創(chuàng)新。
“采用本文發(fā)明的新型拉曼激活細胞分選技術(shù),目前的CAMR-R系統(tǒng)還能夠?qū)悠分心切股鼐哂锌剐缘膯蝹€微生物細胞進行分選,因此可以通過單細胞測序揭示其抗性機制。下一代CAMR-R將包括關(guān)鍵的診所友好功能,如全自動化和高通量分析,“徐說。
CAS團隊一直與領(lǐng)先的醫(yī)院和行業(yè)合作伙伴合作,開發(fā)完整的臨床診斷工作流程和設(shè)施,以針對最重要的臨床病原體AMR威脅,如結(jié)核病。
“我們一起為單細胞臨床AMR監(jiān)測和控制網(wǎng)絡(luò)奠定了基礎(chǔ),”徐說。
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