Тестирование устойчивости к антибиотикам с помощью быстрого, дешёвого и простого метода

Устойчивость к антибиотикам — это глобальная проблема общественного здравоохранения. В 2019 году она стала причиной как минимум 1.27 миллиона смертей во всём мире и была связана почти с пятью миллионами смертей. Ежегодно в США фиксируется почти три миллиона устойчивых к противомикробным препаратам инфекций, а стоимость лечения шести самых распространённых из них превышает $4.6 миллиарда. В ЕС ежегодно регистрируется почти 700 000 случаев, что обходится примерно в €1.5 миллиарда.

Стандартные тесты на чувствительность к антибиотикам (AST), основанные на культуральных методах, длятся до 24 часов или дольше для медленнорастущих бактерий. Существующие быстрые методы, как правило, сложны и требуют дорогого оборудования.

Исследователи под руководством доктора Шандора Касаса (EPFL) и профессора Ронни Вилларта (Свободный университет Брюсселя) разработали быстрый, дешёвый и доступный метод, основанный на оптической микроскопии. Метод позволяет провести AST с чувствительностью к одиночной клетке без необходимости прикрепления или мечения бактерий. Для него требуется обычный оптический микроскоп, камера или мобильный телефон и специальное программное обеспечение. Исследование опубликовано в PNAS.

"Мы разработали в наших лабораториях методику, которая позволяет получить антибиограмму за 2-4 часа — вместо нынешних 24 часов для наиболее распространённых микробов и одного месяца для туберкулёза", — говорит доктор Касас.

Новый метод называется оптическое детектирование нанодвижений (ONMD). Он заключается в мониторинге наномасштабных колебаний одиночных бактериальных клеток до и во время воздействия антибиотиков с помощью обычного оптического микроскопа и видеокамеры.

Эти микроскопические колебания (нанодвижения) являются "подписью жизни" — они длятся, пока организм жив, и немедленно прекращаются с его гибелью. В методе ONMD нанодвижения бактерий записываются на видео, где все перемещения отдельных клеток отслеживаются с субпиксельным разрешением.

Исследователи успешно использовали ONMD для определения чувствительности различных бактерий к антибиотикам. Чувствительность Escherichia coli, Staphylococcus aureus, Lactobacillus rhamnosus и Mycobacterium smegmatis (непатогенной модели туберкулёза) к ампициллину, стрептомицину, доксициклину и ванкомицину была определена менее чем за два часа.

Метод не только отслеживает переход бактерий от жизни к смерти под действием антибиотиков, но и выявляет изменения в их метаболизме, вызванные наличием питательных веществ.

"Простота и эффективность метода делают его прорывом в области AST", — заявляют авторы, отмечая его широкий спектр применения к различным бактериям, что имеет большое значение для клинической практики и научных исследований.