摘要 高效、快速的藥物敏感性檢測方法可以更精準地指導(dǎo)臨床用藥和提高新型抗菌藥物的研發(fā)效率。傳統(tǒng)的抗菌藥物敏感性實驗(Antimicrobial susceptibility testing, AST)操作簡單、結(jié)果可靠、特異性強,但存在耗時長的缺點。CCK8 法是基于2-(2-甲氧基-4-硝基苯基)-3-(4-硝基苯基)-5-(2, 4-二磺酸苯)-2H-四唑單鈉鹽可被細菌細胞的脫氫酶還原形成水溶性橙黃色甲臜,而活菌濃度與甲臜在450 nm 處的吸光度成正比的原理實現(xiàn)活菌數(shù)量的檢測。本研究以抗生素/培養(yǎng)基復(fù)合纖維膜為培養(yǎng)基質(zhì),采用CCK8 法檢測細菌在此基質(zhì)上繁殖生長過程中活菌數(shù)量的差異,實現(xiàn)了簡單、快速、高通量的抗菌藥物敏感性檢測,總檢測時間在8 h 之內(nèi)。以創(chuàng)口模擬液中的金黃色葡萄球菌、銅綠假單胞菌和人工尿液中的大腸埃希菌為模擬實際樣本,評估了本方法在臨床應(yīng)用上的可行性。結(jié)果表明,本方法對藥物敏感性的評價結(jié)果與傳統(tǒng)紙片擴散法具有良好的一致性。本方法為藥物敏感性檢測提供了新的思路,有助于指導(dǎo)臨床用藥和新型抗菌藥物的研發(fā)。
關(guān)鍵詞 抗生素復(fù)合纖維膜;比色法;抗菌藥物;敏感性檢測;快速檢測
抗生素可以通過破壞細菌細胞的完整性或抑制其生長和分裂過程(如細胞壁、蛋白質(zhì)和核酸的合成)降低細菌的活力,達到抑制細菌活性或殺死細菌的目的,從而抑制細菌感染??股卦谌祟惣膊 游镳B(yǎng)殖和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的細菌感染控制過程中發(fā)揮了重要作用[1]。但是,抗生素的不合理使用以及過量使用將導(dǎo)致“超級細菌”[2]的出現(xiàn),引發(fā)嚴重的公共衛(wèi)生問題[3]。據(jù)世界貿(mào)易組織(WTO)預(yù)測,到2050 年,將會有1000 萬人死于細菌抗生素耐藥性,并且會造成約100 萬億美元的損失[4]。目前,有很多抗菌方法和策略可以控制細菌的感染,包括消毒劑[5]、激光和光動力療法[6]、金屬納米材料和水凝膠抗菌表面涂層等[7-9]。體外抗菌藥物敏感性試驗簡稱藥敏試驗(Antimicrobial susceptibility testing, AST),是指在體外測定藥物抑菌或殺菌能力的試驗[10]。藥敏試驗結(jié)果對精準制定感染控制策略、防止藥物濫用以及藥物開發(fā)和研究都具有重要的意義。
傳統(tǒng)藥物敏感性檢測方法包括紙片擴散法、肉湯稀釋法和瓊脂稀釋法等[11]。這些傳統(tǒng)方法具有良好的準確性和可靠性,能夠用于確定抑制細菌繁殖的最低藥物濃度,即抗生素的最低抑菌濃度(Minimuminhibitory concentration, MIC),但是耗時較長(一般需要20~72 h)、靈敏性較低[12]。為了解決上述問題,多種新型藥物敏感性檢測方法相繼被開發(fā)出來,如聚合酶鏈式反應(yīng)(PCR)[13]、基質(zhì)輔助激光解吸電離飛行時間質(zhì)譜(MALDI-TOF MS)[14]、微流控技術(shù)[15]、表面增強拉曼光譜(SERS)技術(shù)[16]和環(huán)介導(dǎo)等溫擴增(LAMP)[17]等,相比之下,這些方法檢測的靈敏度和效率高,檢測時間顯著縮短,但是所需要的設(shè)備比較昂貴,需要專業(yè)技術(shù)人員操作[18-19],并且尚未見相關(guān)方法在臨床治療應(yīng)用中的報道。因此,建立一種低成本、操作簡單、快速的藥物敏感性檢測方法至關(guān)重要。
CCK8 法檢測活菌數(shù)量是基于其中的2-(2-甲氧基-4-硝基苯基)-3-(4-硝基苯基)-5-(2, 4-二磺酸苯)-2H-四唑單鈉鹽(WST-8)可被細菌細胞中的脫氫酶還原形成水溶性橙黃色甲臜,而活菌濃度與甲臜在450 nm 處的吸光度值成正比[20],基于此實現(xiàn)活菌數(shù)量的檢測。CCK8 比色法在檢測材料抗菌性能和細胞活性[21-22]等方面應(yīng)用廣泛。本研究組[20]曾報道了一種CCK8 顯色檢測活菌濃度的方法,該方法具有操作簡單、顯色時間短和靈敏度高等優(yōu)點,檢出限為102 CFU/mL。
本研究基于CCK8 法比色原理,以抗生素/培養(yǎng)基復(fù)合纖維膜為培養(yǎng)基質(zhì),通過細菌繁殖生長過程中活菌數(shù)量的差異即吸光度的差值,建立了一種檢測抗菌藥物敏感性的方法,用于快速確定細菌對抗菌藥物的敏感性。以抗生素/培養(yǎng)基復(fù)合纖維膜為培養(yǎng)基質(zhì),滴加細菌懸浮液于培養(yǎng)基質(zhì)上,于37 ℃培養(yǎng)6 h后,加入CCK8 溶液繼續(xù)孵育2 h, 使用酶標儀測量甲臜在450 nm 處的吸光度,通過吸光度的差值檢測細菌對藥物的敏感性。本方法具有設(shè)備成本低、操作簡單、快速(細菌增殖時間6 h,顯色時間2 h,總檢測時間包含細菌增殖時間和顯色時間不超過8 h)等優(yōu)點。本方法對藥物敏感性的評價結(jié)果與傳統(tǒng)紙片擴散法結(jié)果具有良好的一致性,在指導(dǎo)臨床用藥和新型抗菌藥物研發(fā)方面具有潛在的應(yīng)用價值。