高純試劑供應(yīng)商-齊一生物

近日，中科院青島能源所單細(xì)胞中心與中山大學(xué)光華口腔醫(yī)學(xué)院合作發(fā)表了基于重水標(biāo)記單細(xì)胞拉曼成像的藥物抗菌效果評價技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)在單個細(xì)菌細(xì)胞精度快速測量藥物對細(xì)胞代謝活性的抑制性。

提出 MIC-MA 指數(shù)

單細(xì)胞中心主任徐健帶領(lǐng)團(tuán)隊提出的“基于代謝活性的zui低抑菌濃度”（MIC-MA 指數(shù)），與目前臨床用藥普遍依據(jù)的“zui低抑菌濃度”（MIC 指數(shù)）相比具有重要的特色與優(yōu)勢，有望成為指導(dǎo)臨床用藥的新標(biāo)準(zhǔn)之一。該工作近期發(fā)表于 Analytical Chemistry。

迄今為止，MIC 指數(shù)，即體外培養(yǎng)細(xì)菌 24 小時后能抑制培養(yǎng)基內(nèi)病原菌生長的zui低藥物濃度，一直是微生物藥敏試驗(yàn)、抗菌藥效評價和臨床抗菌方案制定的主流標(biāo)準(zhǔn)與主要依據(jù)之一。

“然而其測量不僅耗時耗力，且對實(shí)驗(yàn)室難以培養(yǎng)或生長緩慢的病菌無能為力。尤其關(guān)鍵的是，MIC 只能從抑制細(xì)胞數(shù)目擴(kuò)增這一角度反映與測量藥效，卻無法檢測處于 NGMA 狀態(tài)的病菌，即在藥物作用下已經(jīng)不再增殖但仍然具備代謝活性的存活細(xì)胞。”徐健告訴《中國科學(xué)報》記者。

他進(jìn)一步解釋道，這種狀態(tài)的病菌在臨床上十分常見，如果在抗菌治療中成為漏網(wǎng)之魚，將貽誤病情，引起復(fù)發(fā)感染，進(jìn)而誘導(dǎo)耐藥菌乃至“超級細(xì)菌”的頻繁出現(xiàn)。因此根據(jù) MIC 制定抗菌治療方案有可能出現(xiàn)“不夠快、不夠準(zhǔn)、不夠狠”的情況。

“夠準(zhǔn)、夠狠、夠快”

針對上述瓶頸問題，徐健帶領(lǐng)研究人員開發(fā)了基于拉曼組的細(xì)菌藥物應(yīng)激效應(yīng)成像技術(shù)，有效地克服了上述缺陷。他們的研究以導(dǎo)致齲病的變形鏈球菌與多種臨床常見抗菌藥物為模式，證明單細(xì)胞拉曼成像能夠測量細(xì)胞利用胞外重水分子的速率，而后者與該細(xì)胞的代謝活躍程度呈高度的正相關(guān)。

與重水標(biāo)記耦合的單細(xì)胞拉曼成像能夠從對微生物代謝活性抑制的角度定量測量藥效，讓處于 NGMA 狀態(tài)的細(xì)胞無處遁形，從而使抗菌治療方案“夠準(zhǔn)”；對于絕大部分細(xì)菌、古菌和真菌，該方法能夠測量同一樣品內(nèi)不同細(xì)胞之間在抗菌效應(yīng)上的差異程度，評價病菌細(xì)胞群體或群落在藥物作用下是否已被“趕盡殺絕”，從而使抗菌治療方案“夠狠”。

該研究的*作者、中山大學(xué)光華口腔醫(yī)學(xué)院與單細(xì)胞中心聯(lián)合培養(yǎng)的博士研究生陶一帆表示，實(shí)驗(yàn)還證明，該方法能夠在半小時內(nèi)快速區(qū)分氟耐受型和氟易感型的變形鏈球菌，這一高度靈敏性對于評價抗菌效果是否“夠快”具有重要意義。

提供共性技術(shù)平臺

基于上述重水標(biāo)記單細(xì)胞拉曼成像技術(shù)，研究人員提出了名為 “基于代謝活性的zui低抑菌濃度”（MIC-MA 指數(shù)）的抗菌藥效指標(biāo)，即藥物作用 8 個小時后所有細(xì)胞其代謝活性*且全都被抑制的zui低藥物劑量。“對于特定病菌和特定抗菌藥物，MIC-MA 指數(shù)與 MIC 指數(shù)顯著不同。”徐健稱：“在本研究測試的三種抗菌藥物的 MIC 劑量下，盡管變形鏈球菌細(xì)胞群體已經(jīng)不再生長與擴(kuò)增，但大部分的細(xì)胞仍然保持著一定的代謝活性。”

事實(shí)上，在高達(dá) 60 倍 MIC 的氨芐西林劑量時，仍然存在高比例的 NGMA 狀態(tài)的變形鏈球菌細(xì)胞，這導(dǎo)致在抗生素壓力消失時病菌“星火燎原”，發(fā)生復(fù)發(fā)感染，也進(jìn)一步說明 MIC-MA 在評價抗菌藥效是否“快、準(zhǔn)、狠”等方面，與目前臨床上普遍參照的 MIC 相比，具有重要的特色與優(yōu)勢。

徐健指出：“傳統(tǒng) MIC 檢測將受試微生物作為同質(zhì)化的群體來看待，忽視了針對細(xì)胞之間藥效異質(zhì)性的考察與評價。而 MIC-MA 在單個細(xì)胞精度的藥敏性與藥效檢測，對于研究考察耐藥性形成與微進(jìn)化機(jī)制等方面具有重要意義。”

單細(xì)胞中心前期已經(jīng)證明拉曼組能夠快速區(qū)分細(xì)胞藥物應(yīng)激機(jī)制。徐健期望，拉曼組技術(shù)將成為指導(dǎo)“個體化”臨床用藥與耐藥性快檢的新手段與新標(biāo)準(zhǔn)之一，同時，也為新型抗菌藥物篩選與研發(fā)提供了嶄新的共性技術(shù)平臺。