Сотрудники Московского государственного
университета им. М.В. Ломоносова вместе с коллегами из Национального
медицинского исследовательского центра акушерства, гинекологии и перинатологии
им. академика В.И. Кулакова Минздрава России, Центра
молекулярной и клеточной биологии Сколковского института науки и
технологий и Института физики твёрдого тела имени Ю.А. Осипьяна
РАН (Черноголовка) предложили определять устойчивость бактерий к
антибиотикам с помощью экспресс-теста на основе рамановской спектроскопии. Этот
подход основан на том, как свет рассеивается на бактериях.
При использовании нового метода анализ занимает 1,5
часа, тогда как стандартные тесты требуют одних-двух суток. Благодаря такому
экспресс-тесту врачи смогут быстро определять чувствительность к антибиотикам и
подбирать наиболее эффективную терапию. Результаты исследования,
поддержанного грантом РНФ, опубликованы в журнале Open Biology.
По статистике, в 2019 году около 4,95 миллионов
смертей во всем мире были связаны с устойчивостью бактерий к антибиотикам, при
этом 1,97 миллиона из них оказались напрямую вызваны нечувствительными к
лекарствам микроорганизмами. Поэтому важно оперативно отслеживать бактерий,
которые начинают проявлять признаки устойчивости к тем или иным препаратам,
чтобы при лечении пациентов сделать выбор в пользу других лекарств — тех, что
пока эффективны. Традиционные тесты, с помощью которых бактерий проверяют на
устойчивость, требуют от суток до двух для получения результатов. В это время
врачи вынуждены назначать лечение, опираясь на собственный опыт, что не всегда
является правильной стратегией.
Группа учёных разработала тест,
который сокращает время ожидания результатов до 1,5 часов. В основе подхода
лежит рамановская спектроскопия — метод, который позволяет идентифицировать
соединения по их взаимодействию co светом.
Владимир Мушенков, первый автор статьи, за работой с
рамановским спектрометром
Для проведения экспресс-теста из клинического
образца (выделений со слизистых оболочек, мочи и других) выделяют бактериальную
культуру, затем ее обрабатывают растворами с разными концентрациями
антибиотика, добавляют особый индикатор активности метаболизма (обмена веществ)
клеток и проводят спектральный анализ. Он позволяет за полтора часа определить
изменения в метаболизме бактерий и сделать вывод о минимальной концентрации препарата,
необходимой для подавления роста микроорганизма. Так, при разрушении
антибиотиком компонентов клетки — например клеточных стенок и мембран, рибосом
и других — активность метаболизма клеток снижается, что служит признаком их
повреждения или гибели.
Бактериальные культуры
Исследователи проверили с помощью нового подхода
чувствительность бактерий Escherichia coli и Klebsiella pneumoniae, вызывающих
кишечные инфекции, пневмонию и заболевания мочевыводящих путей, к трем
распространенным антибиотикам — ампициллину, канамицину и левофлоксацину.
Результаты совпали с данными, полученными с использованием стандартного метода
Etest, который широко используется в клинической практике. Это подтверждает
надёжность новой методики при значительном снижении длительности эксперимента.
Спектрометр
Разработка позволит врачам быстро и точно определять
минимальную концентрацию антибиотиков, необходимую для подавления роста
бактерий, что существенно ускорит процесс лечения и снизит риск неправильной
терапии. Так, благодаря скорости анализа медики смогут оперативно назначать
эффективные антибиотики, избегая избыточного использования препаратов широкого
спектра действия. Экспресс-тест может применяться как в больничных условиях,
так и в полевых лабораториях, что делает его универсальным инструментом. Более
того, внедрение предложенного подхода в медицинские учреждения может
значительно сократить затраты на лечение, уменьшить длительность госпитализации
пациентов и снизить риск осложнений. Также тест поможет отслеживать и
предотвращать распространение устойчивых к антибиотикам штаммов.
Научная группа Елены Завьяловой
«Этот экспресс-тест уже вызвал интерес
среди медицинских специалистов и исследователей. Его успешное внедрение может
стать большим шагом в борьбе с лекарственной устойчивостью у бактерий.
Технология открывает двери для более безопасного и точного лечения, что важно
для решения глобальной проблемы распространения инфекционных заболеваний. В
дальнейшем мы планируем ускорить анализ за счёт работы с клиническими образцами
без выделения чистых культур микроорганизмов», — рассказывает
руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, Елена Завьялова, доктор
химических наук, доцент кафедры химии природных соединений химического
факультета МГУ.
Источник: пресс-служба РНФ.