Подписаться на новости
  • Сенатор
  • ООО "Ай Вао"
  • vsh25
  • Vitacoin

Электрод вместо чашки Петри

Время анализа на резистентность к антибиотикам сократили до полутора часов

Наталья Кондратенко, N+1

Биоинженеры из Университета штата Вашингтон разработали электрохимический метод, который позволит быстро определить резистентность бактерий к антибиотикам. С помощью системы, которая состоит из электрода и вещества-медиатора и измеряет эффективность клеточного дыхания, тест можно будет провести за полтора часа.

resistant1.jpg

Статья опубликована в журнале Biosensors and Bioelectronics (Tibbits et al., Rapid differentiation of antibiotic-susceptible and -resistant bacteria through mediated extracellular electron transfer).

При лечении бактериальных инфекций могут возникнуть ситуации, когда нужно оценить чувствительность возбудителя к препарату — например, если пациенту назначают повторный курс антибиотиков. При проведении теста на резистентность обычно оценивают скорость роста бактериальной культуры под воздействием того или иного антибиотика. Такое исследование занимает два–три дня, на протяжении которых пациент получает вероятно неэффективное лекарство. Это создает благоприятные условия для отбора отдельных устойчивых к антибиотикам бактерий, что приводит к появлению новых резистентных штаммов.

Чтобы ускорить анализ, используют альтернативный метод, основанный на измерении эффективности клеточного дыхания. При дыхании происходит перенос электронов между белками дыхательной цепи, расположенными на мембране бактериальной клетки, — и эти электроны способны создавать электрический ток, который можно зарегистрировать с помощью электрода. Такой метод занимает меньше времени, чем выращивание бактерий в чашках Петри, но используется мало, так как не все бактерии способны переносить электроны напрямую на электрод.

Группа биоинженеров из Университета штата Вашингтон во главе с Гретхен Тиббитс (Gretchen Tibbitts) представила усовершенствованный электрохимический метод определения устойчивости к антибиотикам. Проблема существующего метода заключалась в том, что электроны могут переноситься на электрод только в присутствии вещества-медиатора, способного восстанавливаться, а затем окисляться, а выделять такие вещества во внешнюю среду большинство бактерий не могут. Эту проблему биоинженеры решили добавлением в систему феназинметосульфата, который используется для проведения теста на жизнеспособность клеток (MTS-теста). В данном исследовании он применялся не для проведения MTS-теста, а именно в качестве переносчика электронов. Усовершенствованный метод назвали READAS (Rapid Electrochemical Assay for Detecting Antibiotic Susceptibility).

Для определения устойчивости к антибиотикам ученые взяли различные — чувствительные и устойчивые к антибиотикам — штаммы четырех видов патогенных бактерий: Acinetobacter baumannii, Staphylococcus aureus, Escherichia coli и Klebsiella pneumoniae. Первые два вида вызывают широкий спектр заболеваний человека, от кожных воспалений до менингита. E. coli — часть нормальной микрофлоры кишечника, но некоторые патогенные штаммы могут вызывать кишечные инфекции. K. pneumoniae — возбудитель пневмонии, а также некоторых урогенитальных инфекций. На этих бактериях исследователи протестировали четыре антибиотика с различными механизмами действия: тобрамицин (ингибирует синтез белка), ципрофлоксацин (нарушает транскрипцию), а также имипенем и оксациллин (ингибируют синтез клеточной стенки).

resistant2.jpg

При воздействии антибиотика (серая кривая) на чувствительные штаммы регистрируемая сила тока снижалась — это говорит о снижении эффективности дыхания. В случае резистентных штаммов кривая почти не менялась. Рисунок из статьи Tibbitts et al.

Жизнеспособность клеток оценивали по силе тока, которая снижается, если бактерия чувствительна к антибиотику, и не меняется или меняется незначительно, если штамм является резистентным. Ни одно из измерений не заняло больше 90 минут. Чтобы классифицировать результаты теста ученые ввели величину, которую назвали индексом чувствительности к антибиотику. Если индекс больше 0,4, то штамм считают чувствительным к антибиотику, а если меньше — резистентным.

Биоинженеры надеются, что усовершенствованный ими метод вскоре будут применять в медицинских исследованиях. Полностью отойти от привычного сценария с культивированием бактерий вряд ли удастся, но сокращение срока проверки на резистентность — несомненное преимущество, так как это позволит пациентам раньше получать эффективное лечение, а также ослабит положительный отбор устойчивых к антибиотикам особей.

Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru


Читать статьи по темам:

антибиотики экспресс-диагностика Версия для печати
Ошибка в тексте?
Выдели ее и нажми ctrl + enter
назад

Читать также:

За десять минут

Ученые США разрабатывают генетический тест, который может выявить устойчивость болезнетворных бактерий к антибиотикам.

читать

Минуты вместо недели

Новый недорогой тест позволит диагностировать устойчивость бактерий к антибиотикам всего за несколько минут.

читать

Умная антибиотикотерапия

Экспресс-тест поможет подобрать нужный препарат, и, возможно, остановить распространение антибиотикорезистентности.

читать

Экспресс-тест на причину инфекции

Тест поможет избежать назначения антибиотиков пациентам с вирусной инфекцией, а тем, кому антибиотики нужны, – прописать их быстрее.

читать

Экспресс-диагностика чувствительности бактерий к антибиотикам

Если кантилевер обработать раствором антибиотика, эффективного против бактерий данного штамма, его колебания стихают; параллельное воздействие на несколько кантилеверов позволяет буквально за минуты подобрать действенное лекарство.

читать