Методика, которая измеряет метаболическую активность бактерий с помощью электрического зонда, может определить устойчивость к антибиотикам менее чем за 90 минут, что означает значительное улучшение по сравнению с одним-двумя днями, требуемыми современными методами.

Это открытие означает, что врачи могут быстро узнать, какие антибиотики будут или не будут работать при опасной для жизни инфекции пациенте — затруднительном положении, с которым врачи ежедневно сталкиваются в больницах по всему миру. Группа исследователей из Университета штата Вашингтон сообщает о своей работе в журнале « Биосенсоры и биоэлектроника» .

«Идея здесь состоит в том, чтобы предоставить врачам результаты намного быстрее, чтобы они могли принимать клинически приемлемые решения в те сроки, в которые они работают, вместо того, чтобы ждать», — сказал Дуглас Колл, профессор-регент в школе Пола Г. Аллена. от Global Health и соавтор статьи. «Вместо того, чтобы искать рост культуры, мы ищем метаболизм, и это в основном то, что мы обнаруживаем по движению этих электронов, поэтому это может происходить за гораздо более короткие промежутки времени по сравнению с традиционным анализом на основе культуры».

Распространенность устойчивости к антибиотикам растет во всем мире и угрожает возможности лечения многих распространенных инфекционных заболеваний. Например, миллионы людей в США ежегодно заражаются лекарственно-устойчивыми патогенами, и тысячи людей умирают от пневмонии или инфекций кровотока, лечение которых становится невозможным.

Чтобы окончательно определить, устойчива ли конкретная инфекция к антибиотикам, необходимо разделить бактерии, а затем выращивать их в лаборатории и наблюдать за ростом популяции. Этот процесс может занять до двух дней и более. Врачам, которые столкнулись с больным пациентом, часто приходится немедленно назначать антибиотик, не имея полной информации о том, насколько хорошо он подействует.

В своей статье команда WSU использовала зонд для прямого измерения электрохимического сигнала бактерий, тем самым измеряя их метаболизм и дыхание и узнавая, как они поживают, задолго до того, как их можно будет увидеть в культуре. Глядя на восемь различных штаммов бактерий, исследователи смогли использовать электрический сигнал бактерий, чтобы менее чем за 90 минут определить, какие из них были чувствительны или устойчивы к антибиотикам.

Бактерии, которые все еще метаболизируются и «дышат» после лечения антибиотиками, считаются устойчивыми.

Предыдущие попытки измерить электрохимическую активность бактерий были ограничены, потому что большинство видов бактерий не способны передавать электроны непосредственно на электрод, сказал Абдельрхман Мохамед, научный сотрудник Школы химической инженерии и биоинженерии имени Джина и Линды Войланд. автор статьи. Исследователи добавили в свой анализ химический посредник, который действовал как челнок, забирая электроны с поверхностных белков бактерий и перемещая их на электрод исследователей, где можно было измерить электрический сигнал.

«Это позволяет нам иметь универсальный механизм, который может тестировать все типы патогенов», — сказал Мохамед.

Исследователи протестировали четыре разных вида бактерий, вызывающих внутрибольничные инфекции, и протестировали множество антибиотиков, которые действуют посредством различных механизмов. Они также разработали индекс чувствительности к антибиотикам, чтобы классифицировать результаты таким образом, чтобы помочь врачам решить, какой антибиотик использовать.

В настоящее время исследователи планируют сделать свой зонд удобным и стандартизированным для использования врачами и надеются коммерциализировать его.

«Очень интересно участвовать в проекте, который не только ценен с научной точки зрения, но и имеет коммерческое и промышленное применение, которое потенциально может когда-нибудь действительно улучшить жизнь людей», — сказала Гретхен Тиббитс, ведущий автор статьи и выпускница. студент школы Войланд.

Они также работают, чтобы лучше понять фундаментальные механизмы электрохимического процесса, чтобы улучшить его.

«Мы делаем это за два часа, но если мы лучше поймем механизмы, возможно, мы сможем сделать это за считанные минуты», — сказал Халук Бейенал, соавтор статьи и профессор школы Войланд. «Пока бактерии живы, мы можем проводить это измерение».