全血法诊断细菌感染具有前所未有的速度和灵敏度

一项新的测试可以在一小时内识别细菌以及它们是否携带各种抗生素抗性基因。该测试分析全血并使用聚合酶链反应,通过帮助确定对血液感染患者使用的最佳抗生素,可以降低败血症的死亡人数。

世界卫生组织估计,败血症每年导致600万人死亡。他说:“研究表明,每延迟一小时,患者死亡和残疾的可能性就会增加。迪诺·迪·卡洛他是美国加州大学洛杉矶分校(University of California, Los Angeles)的生物工程专家,并没有参与这项新测试的开发。因此,患者必须尽快接受适当的抗生素治疗。不幸的是,确定最合适的抗生素需要采集血液样本,提取DNA,然后培养和分析这个样本——这个过程可能需要几天时间。这就是为什么最初的治疗通常是一种非常广泛但可能无效的抗生素。

现在,加州大学欧文分校的研究人员赵侗汉他说,他们设计了一种可以使用全血的PCR系统,这意味着他们不需要培养或处理样本,这在以前是不可能的。迪卡洛评论说:“它消除了获得物种特异性和易感基因存在的初步结果的瓶颈。”除了节省大量时间外,这种方法的灵敏度比现有方法高10-100倍,这归功于赵的团队开发的三维粒子计数方法。

在微流体装置中,未处理的全血标本与抗血液抑制剂PCR试剂混合在一起

来源:©赵伟安/加州大学欧文分校

在微滴反应器中分离单个目标细菌可显著增加PCR扩增后的有效目标浓度,并减少背景干扰,允许对目标进行绝对的数字量化

该测试使用一种微流体装置,将全血样本与PCR试剂混合,然后将这种混合物变成数百万个皮升大小的液滴。在PCR反应之后,含有特定基因靶点的液滴变成荧光,并通过高通量3D粒子计数器检测和定量。计数器的工作原理是上下移动样品,并在分析时旋转样品。与现有的方法相比,分析一毫升液体需要几分钟而不是几小时,而且通过分析更大体积的液体,它增加了发现致病菌的机会。

赵说,该团队目前的目标是“在临床环境中实施这项技术”,并表示他们正在努力使这一过程完全自动化。最终,研究小组希望这项研究将改善抗生素管理和早期适当的血液感染治疗。