用一种快速廉价和简单的方法测试抗生素耐药性

EPFL 的 Sandor Kasas 博士说：“我们在实验室开发了一种技术，使我们能够在 2-4 小时内获得抗菌谱，而不是目前最常见的细菌需要 24 小时，结核病需要一个月。” 布鲁塞尔自由大学的 Ronnie Willaert 教授补充说：“我们的技术不仅速度更快，而且比现有的所有技术都更简单、更便宜。”

当细菌发展出击败旨在杀死它们的药物的能力时，就会发生抗生素耐药性。它现在已经发展成为一个全球性的公共卫生问题。它在 2019 年造成全球至少 127 万人死亡，同时涉及近 500 万人死亡。每年，美国都会发生近 300 万例抗生素耐药性感染，治疗六种最常见的感染的费用超过 46 亿美元。欧盟每年收到近 700,000 起案件，估计造成 15 亿欧元的损失。

抗生素敏感性测试 (AST) 使用将细菌暴露于抗生素的培养方法，或使用遗传方法来确定细菌是否具有赋予耐药性的基因。对于生长缓慢的细菌，典型的 AST 可持续长达 24 小时甚至更长时间——这一时间范围在临床环境中可能意味着生死攸关。近年来开发了一些更快的 AST，但它们往往很复杂，需要精密且昂贵的设备。

现在，由 Kasas 和 Willaert 领导的研究人员开发了一种基于光学显微镜的快速、廉价且可广泛使用的方法，该方法可以执行具有单细胞敏感性的 AST，而无需附着或标记细菌。该技术使用基本的传统光学显微镜、相机或手机以及专用软件。该联合研究项目发表在PNAS上。

这项新技术被称为光学纳米运动检测(ONMD)，涉及监测单个细菌在接触抗生素之前和期间的纳米级振动。使用基本的光学显微镜、摄像机或手机进行监控。

ONMD 技术监测细菌细胞的微观振荡(纳米运动)，这是生物体的特征，可以被视为“生命的特征”。事实上，只要有机体还活着，纳米运动就会持续，但在它死后会立即停止。在 ONMD 技术中，细菌纳米运动被记录在电影中，其中所有单个细胞的位移都以亚像素分辨率进行监测。

研究人员使用 ONMD 成功检测出众多细菌对抗生素的敏感性。大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、鼠李糖乳杆菌和耻垢分枝杆菌(结核病的非致病性细菌模型)对抗生素氨苄青霉素、链霉素、多西环素和万古霉素的敏感性在不到两小时内确定。

ONMD 不仅监测细菌在暴露于不同抗生素后的生死转变，而且还强调由营养物质的可用性引起的细菌新陈代谢的变化。测试表明，ONMD 可以通过监测细胞振荡以简单快速的方式评估细菌细胞对抗生素的敏感性或耐药性。

作者指出：“该方法的简单性和效率使其成为 AST 领域的游戏规则改变者”，因为它可以应用于广泛的细菌，这对临床和研究应用具有重要意义。