Тест визначає стійкість до антибіотиків менш ніж за 90 хвилин
Дата: 3 листопада 2021 року
Джерело: Університет штату Вашингтон
Резюме: Техніка, яка вимірює метаболічну активність бактерій за допомогою електричного зонда, може визначити резистентність до антибіотиків менш ніж за 90 хвилин, що є значним покращенням від одного до двох днів, які вимагають нинішні методи.
Методика, яка вимірює метаболічну активність бактерій за допомогою електричного зонда, може визначити резистентність до антибіотиків менш ніж за 90 хвилин, що є значним покращенням від одного до двох днів, що вимагається поточними методами.
Це відкриття означає, що лікарі можуть швидко дізнатися, які антибіотики підійдуть, а які ні, при небезпечній інфекції пацієнта, з якою проблемою стикаються лікарі щодня в лікарнях по всьому світу. Дослідницька група Університету штату Вашингтон повідомляє про свою роботу в журналі Biosensors and Bioelectronics .
«Ідея полягає в тому, щоб дати лікарям результати набагато швидше, щоб вони могли приймати клінічно відповідні рішення протягом того часу, коли вони працюють, а не чекати», — сказав Дуглас Колл, професор Регентів у школі Пола Г. Аллена. for Global Health та співавтор статті. «Замість того, щоб шукати зростання культури, ми шукаємо метаболізм, і це в основному те, що ми виявляємо за рухом цих електронів, тому це може відбуватися за набагато коротші проміжки часу порівняно зі звичайним аналізом на основі культури».
Поширеність резистентності до антибіотиків зростає в усьому світі і загрожує здатності лікувати багато поширених інфекційних захворювань. Наприклад, мільйони людей у США щорічно заражаються стійкими до ліків патогенами, а тисячі людей помирають від пневмонії або інфекцій кровотоку, які неможливо вилікувати.
Щоб остаточно визначити, чи є певна інфекція стійкою до антибіотиків, потрібно відокремити, а потім вирощувати бактерії в лабораторії та спостерігати за зростанням популяції в процесі, який може тривати до двох днів або більше. Лікарям, які стикаються з хворим пацієнтом, часто доводиться відразу ж призначати антибіотик, не маючи повної інформації про те, наскільки він буде діяти.
У своїй роботі команда WSU використала зонд для безпосереднього вимірювання електрохімічного сигналу бактерій, таким чином вимірюючи їхній метаболізм і дихання та дізнаючись, як вони поживають задовго до того, як їх можна буде побачити в культурі. Розглядаючи вісім різних штамів бактерій, дослідники змогли за допомогою електричного сигналу бактерій визначити менш ніж за 90 хвилин, які чутливі чи стійкі до антибіотиків.
Бактерії, які все ще метаболізуються і «дихають» після лікування антибіотиками, вважаються стійкими.
Попередні спроби виміряти електрохімічну активність бактерій були обмежені, оскільки більшість видів бактерій не здатні передавати електрони безпосередньо на електрод, сказав Абдельман Мохамед, докторант Школи хімічної інженерії та біоінженерії Гена та Лінди Войланд, який був провідним автор на папері. Дослідники додали до свого аналізу хімічний медіатор, який виконував роль човника, забираючи електрони з поверхневих білків бактерій і переміщуючи їх на електрод дослідників, де можна виміряти електричний сигнал.
«Це дозволяє нам мати універсальний механізм, який може тестувати всі типи патогенів», — сказав Мохамед.
Дослідники перевірили чотири різні види бактерій, які викликають внутрішньолікарняні інфекції, а також ряд антибіотиків, які діють за допомогою різних механізмів. Вони також розробили індекс чутливості до антибіотиків, щоб класифікувати результати таким чином, щоб допомогти лікарям вирішити, який антибіотик використовувати.
Зараз дослідники планують розробити свій зонд, щоб він був зручним і стандартизованим для використання клініцистами і сподіваються на його комерціалізацію.
«Це справді захоплююче брати участь у проекті, який не тільки є цінним з наукової точки зору, але й має комерційні та промислові застосування, які потенційно можуть колись дійсно покращити життя людей», – сказала Гретхен Тіббітс, провідний автор статті та випускниця. учень Войландської школи.
Вони також працюють над тим, щоб краще зрозуміти фундаментальні механізми електрохімічного процесу для подальшого його вдосконалення.
«Ми робимо це за дві години, але якщо ми краще розуміємо механізми, можливо, ми зможемо зробити це за лічені хвилини», — сказав Халук Бейєнал, співавтор статті та професор школи Войланда. «Поки бактерії живі, ми можемо робити це вимірювання».
Матеріали надано Університетом штату Вашингтон . Оригінал написала Тіна Хілдінг. Примітка. Вміст можна редагувати за стилем та довжиною.
Посилання на журнал :
Гретхен Тіббітс, Абдельрман Мохамед, Дуглас Р. Колл, Халук Бейєнал. Швидка диференціація чутливих до антибіотиків і резистентних бактерій за допомогою опосередкованого позаклітинного перенесення електронів . Біосенсори та біоелектроніка , 2021; 113754 DOI: 10.1016/j.bios.2021.113754