تشخیص مقاومت آنتی بیوتیکی در کمتر از ۹۰ دقیقه

دانشمندان دانشگاه ایالتی واشنگتن در جستجوی جایگزینی سریع‌تر، تکنیکی را توسعه داده‌اند که در آن از یک کاوشگر الکترونیکی برای اندازه‌گیری سیگنال الکتروشیمیایی تولید شده توسط باکتری‌ها هنگام متابولیسم و تنفس استفاده می‌شود.

به گزارش خبرگزاری علم و فناوری از اردبیل و به نقل از نیواطلس؛ اگر بیمار با باکتری های مقاوم به آنتی بیوتیک آلوده شده باشد، بسیار مهم است که پزشکان در اسرع وقت از این واقعیت آگاه شوند. در اینجاست که آزمایشی که اخیراً توسعه یافته است در نظر گرفته شده است، زیرا می تواند چنین میکروب هایی را در کمتر از 90 دقیقه شناسایی کند.

به طور معمول، برای تعیین اینکه آیا یک باکتری عفونی به آنتی بیوتیک های خاص مقاوم است، کشت آن باکتری باید در آزمایشگاه رشد و آزمایش شود. این فرآیند می‌تواند دو روز یا بیشتر طول بکشد، در این مدت بیمار ممکن است تحت درمان با آنتی‌بیوتیک‌هایی قرار گیرد که بعداً مشخص شود بی‌اثر هستند.

دانشمندان دانشگاه ایالتی واشنگتن در جستجوی جایگزینی سریع‌تر، تکنیکی را توسعه داده‌اند که در آن از یک کاوشگر الکترونیکی برای اندازه‌گیری سیگنال الکتروشیمیایی تولید شده توسط باکتری‌ها هنگام متابولیسم و تنفس استفاده می‌شود. اگر یک نمونه باکتری در معرض یک آنتی بیوتیک مشخص قرار گیرد و این سیگنال همچنان منتشر می شود، به این معنی است که دارو نتوانسته میکروب ها را از بین ببرد.

Postdoctoral researcher Abdelrhman Mohamed (right) observes as graduate student Gretchen Tibbitts uses an electronic probe to measure bacterial electrochemical signals

تکنیکی که فعالیت متابولیک باکتری‌ها را با یک پروب الکتریکی اندازه‌گیری می‌کند، می‌تواند مقاومت آنتی‌بیوتیکی را در کمتر از ۹۰ دقیقه شناسایی کند، که یک بهبود چشمگیر از یک تا دو روز مورد نیاز تکنیک‌های فعلی است.

این کشف به این معنی است که پزشکان می‌توانند به سرعت بدانند که کدام آنتی‌بیوتیک برای عفونت تهدیدکننده زندگی بیمار مؤثر است یا نه، معضلی که پزشکان روزانه در بیمارستان‌های سراسر جهان با آن مواجه هستند.

داگلاس کال، پروفسور Regents در مدرسه پل جی آلن گفت: ایده در اینجا این است که نتایج بسیار سریع‌تری به پزشکان داده شود تا بتوانند تصمیمات بالینی مناسب را در مدت زمانی که کار می‌کنند، اتخاذ کنند، نه اینکه منتظر بمانند. برای سلامت جهانی و یکی از نویسندگان مقاله. به جای اینکه به دنبال رشد یک فرهنگ باشیم، به دنبال متابولیسم هستیم، و این اساساً همان چیزی است که ما با حرکت این الکترون‌ها تشخیص می‌دهیم، بنابراین می‌تواند در بازه‌های زمانی بسیار کوتاه‌تری در مقایسه با روش‌های مبتنی بر فرهنگ معمولی رخ دهد.

شیوع مقاومت آنتی بیوتیکی در سراسر جهان در حال افزایش است و توانایی درمان بسیاری از بیماری های عفونی رایج را تهدید می کند. به عنوان مثال، میلیون ها نفر در ایالات متحده سالانه با پاتوژن های مقاوم به دارو آلوده می شوند و هزاران نفر بر اثر ذات الریه یا عفونت های جریان خون می میرند که درمان آن غیرممکن می شود.

برای تعیین قطعی اینکه آیا یک عفونت خاص نسبت به آنتی بیوتیک ها مقاوم است یا خیر، نیاز به جداسازی و سپس رشد باکتری ها در آزمایشگاه و مشاهده رشد جمعیت در فرآیندی است که می تواند تا دو روز یا بیشتر طول بکشد. پزشکانی که با یک بیمار بیمار مواجه می شوند، اغلب باید بلافاصله یک آنتی بیوتیک تجویز کنند بدون اینکه اطلاعات کاملی در مورد عملکرد آن داشته باشند.

در مقاله خود، تیم WSU از یک کاوشگر برای اندازه‌گیری مستقیم سیگنال الکتروشیمیایی باکتری‌ها استفاده کرد، بنابراین متابولیسم و ​​تنفس آن‌ها را اندازه‌گیری کرد و مدت‌ها قبل از اینکه در کشت قابل مشاهده باشد، نحوه عملکرد آنها را یاد گرفت. با بررسی هشت گونه مختلف باکتری، محققان توانستند با استفاده از سیگنال الکتریکی باکتری در کمتر از 90 دقیقه تشخیص دهند که کدامیک به آنتی بیوتیک ها حساس یا مقاوم هستند.

باکتری هایی که پس از درمان آنتی بیوتیکی هنوز در حال متابولیسم و ​​"نفس کشیدن" هستند، مقاوم در نظر گرفته می شوند.

عبدالرحمن محمد، محقق فوق دکتری در دانشکده مهندسی شیمی و مهندسی زیستی ژن و لیندا ویلند که پیشرو بود، گفت: تلاش های قبلی برای اندازه گیری فعالیت الکتروشیمیایی باکتری ها محدود بود، زیرا اکثر گونه های باکتری قادر به انتقال مستقیم الکترون ها به الکترود نیستند. نویسنده روی کاغذ محققان یک واسطه شیمیایی را به سنجش خود اضافه کردند که به عنوان یک شاتل عمل می‌کند و الکترون‌ها را از پروتئین‌های سطحی باکتری می‌گیرد و آنها را به الکترود محقق می‌رساند، جایی که می‌توان سیگنال الکتریکی را اندازه‌گیری کرد.

محمد گفت: این به ما امکان می دهد مکانیزم جهانی داشته باشیم که می تواند انواع پاتوژن ها را آزمایش کند.

محققان چهار گونه مختلف باکتریایی را که باعث عفونت‌های بیمارستانی می‌شوند، آزمایش کردند و انواع آنتی‌بیوتیک‌ها را که با مکانیسم‌های متفاوتی کار می‌کنند، آزمایش کردند. آنها همچنین یک شاخص حساسیت آنتی بیوتیکی برای دسته بندی نتایج به گونه ای ایجاد کردند که می تواند به پزشکان در تصمیم گیری از کدام آنتی بیوتیک کمک کند.

محققان اکنون در حال برنامه‌ریزی هستند تا پروب خود را طوری مهندسی کنند که برای استفاده پزشکان راحت و استاندارد باشد و امیدوارند بتوانند آن را تجاری کنند.

گرچن تیبیتس، نویسنده اصلی مقاله و فارغ التحصیل مدرسه Voiland ، گفت: «درگیر شدن در پروژه‌ای که نه تنها از نظر علمی ارزشمند است، بلکه چیزی است که کاربردهای تجاری و صنعتی دارد که به طور بالقوه می‌تواند زندگی مردم را بهبود بخشد، واقعاً هیجان‌انگیز است.

آنها همچنین در حال کار برای درک بهتر مکانیسم های اساسی فرآیند الکتروشیمیایی برای بهبود بیشتر آن هستند.