多重耐药菌微生物快速检测技术研究进展
摘要
关键词
多重耐药菌;快速检测;分子生物学;质谱技术;微流控芯片
正文
多重耐药菌指的是对三种以上不同的抗菌药物都产生了耐药性的细菌,它的传播途径十分广泛,可以通过医疗环境、接触传播等方式引起医院感染或者社区感染,增加了患者的治疗难度、住院时间以及病死率,并且还会加重抗菌药物的滥用,形成恶性循环。近年来,部分地区的多重耐药菌检出率仍然处于较高的水平,其中碳青霉烯类耐药肺炎克雷伯菌等菌株的检出率呈波动上升的趋势[1]。传统的检测方法是以细菌培养加药敏试验为金标准,需要24-72小时才能得到结果,不能及时为临床治疗和感染控制提供依据。因此,研发高效、快速、准确的多重耐药菌检测技术,是目前微生物检验领域研究的热点,对于遏制多重耐药菌传播、指导临床合理用药有着重要意义。
一、主流多重耐药菌快速检测技术研究现状
(一)分子生物学检测技术
分子生物学检测技术依靠耐药基因的特异性序列,利用核酸扩增、杂交等手段完成对多重耐药菌的快速检测,具有灵敏度高、特异性强、检测速度快等特点,是目前临床应用最广的快速检测技术之一[2]。其中聚合酶链反应(PCR)以及它的衍生技术应用最广,可以在短时间内完成耐药基因的扩增和检测,可以准确地鉴定出编码碳青霉烯酶、β-内酰胺酶等耐药相关基因。近年来,实时荧光定量PCR技术不断改进,可以对耐药基因进行定量检测,减少扩增产物污染,提高检测准确性,已经被广泛应用于临床多重耐药菌的快速筛查[3]。下一代测序技术(NGS)的发展使多重耐药菌全基因组的快速测序成为可能,可以同时检测出多种耐药基因和突变位点,为耐药机制的研究提供有力的支持,但是该技术成本高、操作复杂,目前还只用于科研领域,还没有普及到常规临床检测[4]。
(二)质谱检测技术
质谱检测技术以基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱(MALDI-TOF MS)为代表,利用检测细菌代谢产物或者蛋白质的特征质谱图完成细菌鉴定和耐药性分析,检测时间可以缩短至数分钟至数小时,显著优于传统培养方法[5]。该技术可以检测细菌的特征峰或者抗菌药物代谢产物的变化,快速判断细菌的耐药性,例如通过检测厄他培南、美罗培南等抗菌药物的特征峰消失情况,可以快速区分碳青霉烯酶产生菌株和非产生菌株,灵敏度和特异度均可达90%以上[6]。目前该技术已经在临床微生物实验室得到广泛应用,耐药性检测方面也不断改进,但是仍然存在一些耐药菌株特征峰不明显、重复性差等不足。
(三)微流控芯片检测技术
微流控芯片技术依靠微机电系统,把样品处理、核酸扩增、检测这些过程整合到芯片里,具备微型化、高通量、低耗样、快速高效的特性,成为近年快速检测领域的研究重点[7]。该技术可以快速分离、富集、检测多种耐药菌,检测时间可以缩短到1小时之内,还可以进行多靶点检测,适合于现场快速筛查。近年来,研究者把微流控芯片同CRISPR-Cas体系,纳米材料融合起来,从而改善了检测的灵敏度和特异性,可以对单个细胞开展耐药菌检测,有望解决传统检测技术灵敏度低下的问题[8]。但是该技术存在制造工艺复杂、成本高、标准化程度低等缺点,不能在临床中广泛使用。
(四)免疫学检测技术
免疫学检测技术依靠抗原-抗体特异性结合原理,通过检测细菌表面耐药相关抗原达成多重耐药菌的快速检测,具备操作简便、无需复杂的仪器、检测速度快等特点,适合于基层医疗机构和现场检测。常用的有酶联免疫吸附试验、免疫层析试纸条等,可以快速检测出耐甲氧西林金黄色葡萄球菌等常见的多重耐药菌的特异性抗原[9]。近年来,该技术持续改进,借助纳米颗粒、荧光标记等手段,提升了检测灵敏度与可视性,不过它只能检测到已知抗原的多重耐药菌,不能识别未知的耐药菌株,其应用范围存在一定的限制。
二、检测技术存在的问题
目前多重耐药菌快速检测技术虽然取得了很大进步,但是仍然存在许多问题。一是部分技术成本高,NGS、微流控芯片等技术设备及试剂价格昂贵,不能在基层医疗机构推广使用;二是检测技术的标准化程度不高,不同的检测方法、不同的实验室之间检测结果的一致性较差,没有统一的检测标准;三是部分技术的检测范围小,不能同时检测多种类型的多重耐药菌和耐药基因;四是部分样本处理技术不成熟,复杂的临床样本中杂质会干扰检测结果,影响检测的准确性。
三、结论与展望
多重耐药菌快速检测技术的发展,为临床感染控制和合理用药提供强有力的保障,分子生物学、质谱、微流控芯片等技术的不断更新与改进,使检测效率和准确性得到提高。分子生物学检测技术由于灵敏度高、特异性好,仍然是目前临床主要的检测手段;质谱技术因为速度快、效率高而被广泛使用;微流控芯片技术属于新型检测技术,发展前景广阔。未来多重耐药菌快速检测技术将向低成本、高通量、微型化、智能化方向发展,依靠多技术融合改善样本处理流程,提升检测准确性与便利性,创建统一的检测标准,推进检测技术在基层医疗机构的广泛使用,为多重耐药菌精准防控提供更强的技术支撑。
参考文献
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