Блог

Nov 02, 2023

Экспресс-тест на чувствительность к антибиотикам и идентификация видов в смешанных образцах

Nature Communications, том 13, номер статьи: 6215 (2022) Цитировать эту статью 10 тыс. Доступов 7 Цитирований 22 Подробности об альтернативных метриках Устойчивость к противомикробным препаратам является растущей проблемой во всем мире.

Nature Communications, том 13, номер статьи: 6215 (2022) Цитировать эту статью

10 тысяч доступов

7 цитат

22 Альтметрика

Подробности о метриках

Устойчивость к противомикробным препаратам является растущей проблемой в глобальном масштабе. В клиниках срочно необходим быстрый тест на чувствительность к антибиотикам (АСТ), чтобы обеспечить персонализированное назначение рецептов в условиях высокой резистентности и ограничить использование препаратов широкого спектра действия. Современные быстрые фенотипические методы АСТ не включают идентификацию видов (ИД), оставляя трудоемкие посевы или культивирование в качестве единственного доступного варианта, когда идентификация необходима для определения чувствительности. Здесь мы описываем метод выполнения фенотипического АСТ на уровне отдельных клеток в микрофлюидном чипе, который позволяет осуществлять последующее генотипирование с помощью FISH in situ. Путем стратификации фенотипического ответа АСТ на виды отдельных клеток можно определить профиль чувствительности для каждого вида в смешанной пробе за 2 часа. В этом исследовании, подтверждающем принцип действия, мы демонстрируем работу четырех антибиотиков и смешанных образцов с комбинациями семи видов.

Быстрый рост устойчивости к антибиотикам представляет собой серьезную угрозу для здоровья человека; доступ к эффективным антибиотикам является краеугольным камнем современной медицины и необходимым условием, например, для лечения рака и хирургического вмешательства. Различные исследования1,2 дают разные оценки того, насколько серьезна ситуация, но существует единое мнение, что необходимо принять меры, иначе затраты как с точки зрения человеческих страданий, так и с точки зрения глобального экономического воздействия будут ошеломляющими3. Эксперты также сходятся во мнении, что проблема, по крайней мере частично, связана с неизбирательным и неправильным использованием широкого спектра антибиотиков4. Чтобы решить эту проблему, необходимы персонализированные и быстрые тесты на чувствительность к антибиотикам (АСТ), в идеале на месте оказания медицинской помощи5. Без этих инструментов у врачей не остается другого выбора, кроме как назначать антибиотики широкого спектра действия во многих случаях, поскольку идентификация возбудителя(ов) и профиля резистентности может занять несколько дней.

Ограничения традиционных фенотипических АСТ (разведение дискового диффузионного агара или микроразведение бульона) заключаются в том, что для проявления эффекта они требуют роста бактерий в течение продолжительных периодов времени в присутствии или в отсутствие антибиотиков. Однако при некоторых типах бактериальных инфекций задержка даже на 6 часов до начала лечения может иметь серьезные последствия6. Одним из таких примеров является сепсис, при котором риск смерти, по оценкам, увеличивается на 7,6% за каждый час отсутствия эффективного лечения7. Кроме того, показано, что в отсутствие быстрой АСТ более 25% пациентов с сепсисом лечились врачами неподходящими антибиотиками, что тесно связано со смертностью8,9,10. Таким образом, для спасения жизней необходимы быстрые и точные AST. Но, учитывая рост заболеваемости УПП, главной причиной являются не опасные для жизни состояния, а скорее массовое использование антибиотиков при более благоприятных состояниях11. Исчерпание эффективных антибиотиков также обусловлено стратегией замены антибиотиков первого ряда, когда распространенность местной резистентности достигает примерно 10–20%. Если бы быстрые и надежные АСТ были доступны, антибиотики с высокой резистентностью можно было бы использовать для лечения 80–90% инфекций, которые все еще чувствительны.

Очевидная необходимость и преимущества быстрой АСТ, как для спасения жизней, так и для назначения рецептов, привели за последнее десятилетие к разработке нескольких новых методов. Эти методы описаны в нескольких недавних обзорах, например,4,12, и мы не будем здесь повторять все плюсы и минусы различных методов. Кратко эти методы можно разделить на две категории: генотипические и фенотипические. Генотипические методы идентифицируют специфические генетические маркеры, связанные с устойчивостью к антибиотикам. Хотя эти методы позволяют быстро обнаружить наличие специфических генов устойчивости, они зависят от наших знаний о механизмах устойчивости, которые далеко не полны13, особенно с учетом быстрого появления новых механизмов устойчивости. Более того, отсутствие генов устойчивости не предсказывает восприимчивость к антибиотикам14, т.е. вы можете узнать, что не следует использовать, но не то, что будет работать. При фенотипических методах бактерии подвергают воздействию антибиотика и отслеживают их фенотипический ответ, например, лизис или снижение скорости роста. Фенотипические методы работают независимо от механизма резистентности. Если фенотипический ответ присутствует, бактерия восприимчива. Различные быстрые фенотипические АСТ, поступившие на рынок, могут дать ответ (чувствительный или резистентный) в течение 2–6 часов для положительных культур крови, рост которых наблюдался более 6 часов после взятия пробы у пациента. Для других образцов, например мочи, время ответа может быть сокращено до 30 минут для грамотрицательных видов путем загрузки образца непосредственно в микрочип и измерения скорости роста с антибиотиками и без них15.