多重耐藥菌(MDR)和其耐藥性的傳播已成為全球公共衛(wèi)生問題，MDR引起的血流感染往往病情較重，快速完成藥敏檢測并采取有針對性的治療措施，對于降低患者的死亡率至關(guān)重要。但是，目前病原藥敏試驗耗時很長，導(dǎo)致臨床醫(yī)生主要依賴經(jīng)驗進(jìn)行治療。開發(fā)一種簡單、快速、準(zhǔn)確，而且臨床廣譜適用的藥敏表型試驗方法一直是臨床上的迫切任務(wù)。

針對這一難題，中科院青島生物能源與過程研究所單細(xì)胞中心與北京協(xié)和醫(yī)院、青島大學(xué)附屬醫(yī)院和青島星賽生物等單位合作，以替加環(huán)素治療敗血癥為模型，利用重水標(biāo)記單細(xì)胞拉曼光譜技術(shù)(D2O-SCRS)，建立了自動化版本的拉曼病原體藥敏快檢系統(tǒng)(CAST-R)，將常見病原體(血液感染陽性培養(yǎng)瓶內(nèi))的藥物敏感性實驗(AST)的時長縮短至3小時，實現(xiàn)了十倍加速，可在培養(yǎng)瓶報陽當(dāng)天得出藥敏結(jié)果。該研究成果于近日發(fā)表在《微生物》雜志。該工作由北京協(xié)和醫(yī)院檢驗科教授楊啟文和該所單細(xì)胞中心研究員徐健共同主持完成。

敗血癥是指病原菌侵入血液循環(huán)而引發(fā)的急性全身性感染。在引起血流感染的病原體中，鮑曼不動桿菌是最常見的病原體之一。目前，針對多重耐藥或泛耐藥病原體感染，比如鮑曼不動桿菌或碳青酶烯類耐藥腸桿菌目等細(xì)菌感染，替加環(huán)素往往是針對抗感染治療的最后一道防線。

然而，臨床檢測病原體對替加環(huán)素的藥敏性面臨諸多難點。首先，替加環(huán)素理化性質(zhì)不穩(wěn)定，易氧化分解，而且培養(yǎng)基的類型、配制時間、檢測方法、不同的菌種以及折點的選擇等因素，都對替加環(huán)素的體外藥敏結(jié)果有影響。其次，目前的藥敏方法存在較多的難點和操作誤區(qū)，也不易標(biāo)準(zhǔn)化。

在中科院青島能源所單細(xì)胞中心，記者看到，以年輕黨員為骨干的“薛鳴球單細(xì)胞藥敏快檢技術(shù)攻關(guān)突擊隊”攻堅克難，展開了數(shù)輪技術(shù)攻關(guān)。由生物能源第一黨支部單細(xì)胞中心的朱鵬飛、任立輝、戴靖以及北京協(xié)和醫(yī)院朱盈等帶領(lǐng)的攻關(guān)小組，聯(lián)合青島星賽生物公司和青島大學(xué)附屬醫(yī)院的研究人員，從血培養(yǎng)陽性培養(yǎng)瓶中樣本開始，使用CAST-R中自動化液體處理工作站(PLS)一站式完成樣品D2O孵育、自動清洗和芯片定位;然后，利用儀器內(nèi)置的軟件(自主研發(fā)的算法)實現(xiàn)細(xì)胞精準(zhǔn)定位與高通量拉曼光譜采集;最后，結(jié)合機(jī)器學(xué)習(xí)實現(xiàn)了光譜采集過程的自動化和智能化以及光譜的質(zhì)量控制，得出準(zhǔn)確藥敏結(jié)果。CAST-R可針對血培養(yǎng)陽性培養(yǎng)瓶中的病原體直接進(jìn)行自動化的藥敏試驗，速度提高了10倍。

此前，單細(xì)胞中心科研團(tuán)隊提出了“最小代謝活性抑制濃度(MIC-MA)”這一測量藥物敏感性的新概念，在此基礎(chǔ)上，新的科研工作引入了“eMIC-MA”概念，以有效排除菌株起始狀態(tài)和儀器改變對檢測結(jié)果的影響。通過CAST-R測試了100株鮑曼不動桿菌臨床分離株對替加環(huán)素藥敏性，與臨床金標(biāo)準(zhǔn)(微量肉湯稀釋法;BMD)相比較的基本一致率和分類一致率分別為99%和93%，從而驗證了CAST-R的準(zhǔn)確性和可靠性。

進(jìn)而，針對26例患者血培養(yǎng)陽性培養(yǎng)瓶，測定了常見血流感染菌對替加環(huán)素、美羅培南、頭孢他啶和氨芐西林/舒巴坦等8種抗生素的藥物敏感性，并與BMD結(jié)果相比，分類一致率達(dá)到93%，驗證了CAST-R在血流感染用藥上的廣譜適用性。

這些結(jié)果驗證了CAST-R自動化系統(tǒng)的快速、準(zhǔn)確和可靠性以及臨床適用性，加速了其臨床應(yīng)用。此外，利用單細(xì)胞中心前期發(fā)明的拉曼分選和測序技術(shù)(RACS-Seq)技術(shù)(Xu, et al., Small, 2020)，CAST-R有望在單細(xì)胞精度建立耐藥表型和基因型的聯(lián)系，從而跟蹤超級細(xì)菌的出現(xiàn)與耐藥性的傳播。

該工作得到了北京協(xié)和醫(yī)院檢驗科教授徐英春、青島大學(xué)附屬醫(yī)院檢驗科教授朱元祺和單細(xì)胞中心研究員馬波等的支持。獲得了中科院先導(dǎo)專項、基金委國家重大科學(xué)儀器研制項目、中科院STS區(qū)域重點項目、廣州生物島實驗室等的資助。(作者：廖洋 劉佳 劉陽)

關(guān)鍵詞： 重水標(biāo)記 單細(xì)胞拉曼光譜技術(shù) 多重耐藥 藥物敏感性實驗