引言

微生物病原体的入侵会引发宿主的失调反应。如果未能及时识别和治疗，这种情况可能进一步发展为脓毒症或脓毒性休克，这是主要的死亡原因之一。每年，脓毒症影响全球超过4000万人，死亡率高达20-50%。研究表明，延迟使用合适的抗生素会显著影响患者的生存率，尤其是在脓毒性休克患者中。因此，在初期护理中迅速启动有针对性的抗菌治疗已被认为是关键干预措施。

然而，通过抗菌药物敏感性测试（antimicrobial susceptibility testing AST）为菌血症患者选择特定的最佳治疗方案的现行策略非常耗时。AST包括一系列复杂的诊断程序，旨在确认感染的存在，识别致病微生物种类，并评估其对各种药物和药物浓度的敏感性。整个过程通常需要至少2-3天的周转时间（turnaround time TAT），这既需要但又迫使临床医生在此期间开始经验性、广谱抗生素的使用。这意味着在初期治疗阶段常常会开出不适当的处方，这可能会危及患者的生存，直到获得有效的AST结果。最近的研究表明，通过减少TAT，可以潜在地改善患者的死亡风险、住院时间和医疗费用。因此，开发新的策略以大幅减少AST的总TAT是至关重要的。

近日，来自韩国首尔国立大学的Sunghoon Kwon团队在Nature上发表题为Blood culture-free ultrarapid antimicrobial susceptibility testing 的文章。这篇文章介绍了一种基于表型的超快速抗菌药物敏感性测试平台，该平台通过使用合成β2糖蛋白I肽涂层纳米颗粒直接从全血中分离病原体，大幅缩短了测试时间，显著提高了诊断和治疗脓毒症的效率。

作者使用合成β2糖蛋白I (synthetic beta-2-glycoprotein I sβ2GPI) 肽涂层纳米颗粒从全血中分离病原体，并进行快速培养以促进病原体增殖。病原体在1%琼脂糖溶液中快速培养6小时，随后接种到定制的96孔AST（antimicrobial susceptibility testing 抗菌药物敏感性测试）芯片中。sβ2GPI肽涂层纳米颗粒能够高效捕获和分离全血中的病原体。与传统方法相比，快速培养大大减少了病原体增殖所需时间。接下来作者使用QmapID技术，通过荧光标记和图像处理算法快速鉴定病原体种类。每小时获取大范围扫描图像，通过背景减除和噪声过滤优化SIR（敏感、中间、耐药）决策。QmapID技术在病原体种类鉴定中表现出高效和准确的性能，图像处理算法能有效减少人为误差，优化SIR决策。在QmapID技术基础上，作者进行了低输入抗菌药物敏感性测试（ultrarapid AST uRAST）。在定制的96孔AST芯片中进行低输入AST测试，每孔预加载不同类型和浓度的抗生素，并通过时间序列图像监测细菌生长。uRAST芯片能够在12小时内完成抗菌药物敏感性测试，显著缩短了总周转时间，同时保持了与传统BMD测试的高一致性。最后作者对实验方法进行临床验证。对感染疑似患者的血样进行临床验证，比较QmapID和uRAST平台与传统BMD测试和医院AST的准确性和总周转时间。结论：QmapID和uRAST平台在临床验证中显示出高精度和低错误率，显著降低了AST总周转时间，优化了抗生素的及时应用，有助于改善患者预后和减少医疗成本。这些方法和结果展示了一种高效、准确且快速的无血液培养抗菌药物敏感性测试技术，具有潜在的临床应用前景。

参考文献

https://doi.org/10.1038/s41586-024-07725-1

责编|探索君

排版|探索君

文章来源|“BioArt”

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