Ny test identificerer hurtigt antibiotikaresistente superbugs

Når du bliver syg, du vil have den rigtige behandling hurtigt. Men visse smitsomme mikrober er eksperter i at omgå de meget antibakterielle lægemidler, der er designet til at bekæmpe dem.

En simpel og billig ny test udviklet af UC Berkeley-forskere kan diagnosticere patienter med antibiotikaresistente bakteriestammer på få minutter. Teknikken kan hjælpe læger med at ordinere de rigtige antibiotika til hver infektion, og kunne hjælpe med at begrænse spredningen af ​​antibiotika-resistente "superbugs, "som dræber så mange som 700, 000 mennesker på verdensplan hvert år.

"Sundhedsorganisationer rundt om i verden støtter udviklingen af ​​værktøjer, der specifikt identificerer patogener, der er resistente over for antibiotika, fordi der er begrænsede tests til rådighed, der kan gøre det hurtigt, "sagde Tara de Boer, en postdoktor ved Engineering College ved UC Berkeley. "Vores test er enkel og giver os oplysninger om en kort tidsplan."

Testen, døbt DETECT, spotter de molekylære signaturer af antibiotika-resistente bakterier direkte i urinprøver. I modsætning til andre teknikker, der i øjeblikket er på markedet, DETECT kræver ikke dyr instrumentering og er enkel nok til at blive anvendt i et plejemiljø.

"I teorien, DETECT giver dig mulighed for at diagnosticere antibiotikaresistente bakterieinfektioner på et lægekontor ved blot at samle urin og blande det med DETECT-reagenser, "sagde Niren Murthy, en professor i teknik ved Berkeley.

"Lægemiddelresistente infektioner er en stille pandemi, der faktisk dræber flere mennesker hvert år end Zika eller Ebola, "sagde Lee Riley, professor i epidemiologi og infektionssygdomme på School of Public Health ved UC Berkeley. "Jo hurtigere du kan starte det rigtige lægemiddel, jo bedre chancer for at overleve eller undgå komplikationer."

Studiet, som blev udført som en del af Consortium for Research on Antimicrobial Resistant Bacteria (CRARB), som omfatter Berkeley -forskere i College of Engineering og School of Public Health, vises på forsiden af ​​bladet den 18. oktober ChemBioChem .

Hakker antibiotika op

Mange almindelige tidlige generationers antibiotika, inklusive penicillin, amoxicillin og ampicillin, er baseret på en molekylær struktur kaldet beta-lactam, som blokerer bakterier i at bygge cellevægge, gør det umuligt for mikrober at vokse og reproducere.

Imidlertid, da brugen af ​​disse antibiotika er steget voldsomt i løbet af de sidste 80 år, visse infektiøse bakterier, herunder stammer af E. coli, Salmonella og Shigella, har udviklet sig til at producere enzymer kaldet beta-lactamaser, der skærer disse antibiotika op og gør dem ubrugelige.

DETECT virker ved at identificere tilstedeværelsen af ​​beta-lactamaser i urinprøver. "Det, vores teknologi gør, er at opdage de molekyler, der faktisk nedbryder antibiotika, " sagde de Boer.

Mens den grundlæggende teknik til påvisning af beta-lactamaser allerede er udviklet, den er ikke følsom nok til at få øje på de relativt små koncentrationer af beta-lactamaser i patientprøver. For at denne teknik kan fungere, bakterier fra en patientprøve skal først dyrkes i et laboratorium, som kan tage to til tre dage - lang nok til at en simpel bakteriel infektion som en urinvejsinfektion kan invadere nyrerne eller blodet.

DETECT-teknikken bruger en enzymatisk kædereaktion til at booste signalet fra beta-lactamaser med en faktor på 40, 000, høj nok til at tillade påvisning af tilstedeværelsen af ​​disse enzymer i urinprøver. Med DETECT, en patient, der tester positiv for en infektion, der er resistent over for tidlige generationers antibiotika, kan straks behandles med et kraftigere antibiotikum eller et alternativt middel.

Holdet testede DETECT på 40 urinprøver indsamlet fra patienter, der mistænkes for at have en urinvejsinfektion, og fandt ud af, at cirka en fjerdedel af dem havde antibiotika-resistente infektioner.

"DETECT fortæller dig ikke kun, hvem der har antibiotika-resistente infektioner, men fortæller dig også, hvem der kan behandles med tidlige generationers antibiotika, giver dig mulighed for at skåne højere antibiotika og bremse spredningen af ​​lægemiddelresistens, "Sagde Murthy.

Fra laboratoriet til lægehuset

DeBoer samarbejder nu med læger og kliniske laboratoriespecialister på hospitaler for at designe letanvendelige DETECT-baserede enheder, der passer til specifikke medicinske omgivelser.

"Alle har forskellige behov på hospitalet, " sagde de Boer. "Lige nu har vi en masse designs, men det, vi gør, er at tillade den tilsigtede brug at definere, hvordan designet kommer til at se ud."

For eksempel, diagnostiske værktøjer, der fungerer godt i et ambulatorium, er måske ikke så praktiske for læger, der arbejder på en akutmodtagelse, sagde de Boer.

Med hjælp fra UC Berkeleys start-up inkubator CITRIS Foundry, de Boer har været med til at stifte en virksomhed, BioAmp Diagnostics, som arbejder på at kommercialisere teknologien til en hurtig diagnostisk enhed.

Teamet fortsætter med at perfektionere sin enzymsignalforstærkningsteknik i håb om snart at kunne anvende det til at detektere specifikke stammer af bakterier såvel som bakterier i blodet.

"Jeg tror, ​​vi er på nippet til at få det her gældende på et hospitalsmiljø, "Sagde Riley.