Открытие антибиотиков в начале 20 века изменило современную медицину. Простые инфекции, которые раньше убивали людей, стали легко поддаваться лечению. Способность антибиотиков предотвращать инфекции сделала возможным проведение рутинных операций, пересадку органов и химиотерапию для лечения рака.
Но из-за чрезмерного и неправильного использования антибиотики теряют свою эффективность. Многие виды бактерий развили устойчивость к обычно используемым антибиотикам, и появились бактерии с множественной лекарственной устойчивостью, так называемые супербактерии, от которых страдают больницы и дома престарелых. В прошлом месяце Всемирная организация здравоохранения выпустила страшное предупреждение: в мире заканчиваются антибиотики.
Новый тест, разработанный в Калифорнийском технологическом институте, который выявляет устойчивые к антибиотикам бактерии всего за 30 минут, может помочь переломить ситуацию, позволив медицинским работникам лучше выбирать, какими антибиотиками лечить инфекцию. Статья с описанием метода появилась в выпуске журнала Science Translational Medicine от 4 октября.
Когда врачи лечат пациентов с бактериальными инфекциями, они часто пропускают антибиотики первой линии, такие как метициллин или амоксициллин (препараты, к которым бактерии, скорее всего, будут устойчивы), и сразу переходят к более сильным антибиотикам второй линии, таким как ципрофлоксацин. Эта практика увеличивает шансы на то, что лечение будет эффективным, но она не идеальна. Это связано с тем, что более широкое использование антибиотиков второго ряда повышает вероятность того, что бактерии также станут устойчивыми к этим более сильным препаратам.
«Сейчас мы выписываем слишком много рецептов, поэтому резистентность к большинству антибиотиков, которые в противном случае мы хотели бы сохранить для более серьезных ситуаций, возникает гораздо раньше, чем нужно», - говорит Натан Шопп, Аспирант Калифорнийского технологического института и соавтор исследования.
Проблема в том, что у врача не было быстрого и простого способа узнать, устойчива ли инфекция его пациента к определенным антибиотикам. Чтобы выяснить это, врач должен отправить образец в испытательную лабораторию и ждать ответа два-три дня.
«Терапия основывается на руководящих принципах, разработанных такими организациями, как Всемирная организация здравоохранения или Центры по контролю и профилактике заболеваний, без знания того, что на самом деле есть у пациента, потому что тесты очень медленные», - говорит Рустем Исмагилов, Этель Уилсон из Калифорнийского технологического института. Боулз и Роберт Боулз, профессор химии и химической инженерии и директор Института молекулярной инженерии Джейкобса в медицине.«Мы можем изменить мир с помощью такого экспресс-теста. Мы можем изменить способ назначения антибиотиков».
Исмагилов, Шоепп, аспирант Калифорнийского технологического института Трэвис Шлаппи, который также является соавтором, и их коллеги-исследователи стремились разработать тест, который можно было бы выполнить за одно посещение кабинета врача. Они сосредоточились на одном из наиболее распространенных типов инфекций у людей, инфекциях мочевыводящих путей (ИМП), которыми в течение жизни заражаются 50 процентов женщин. ИМП приводят к восьми миллионам визитов к врачу и одному миллиону посещений скорой помощи каждый год только в Соединенных Штатах.
Новый тест исследователей работает следующим образом: образец мочи (которая может содержать бактерии), собранный у пациента с ИМП, делится на две части. Одна часть подвергается воздействию антибиотика в течение 15 минут, а другая часть инкубируется без антибиотиков. Затем бактерии из каждого образца вскрываются (лизируются), чтобы высвободить их клеточное содержимое, которое проходит через процесс, сочетающий химический метод обнаружения, называемый цифровой изотермической амплификацией в режиме реального времени, или dLAMP, с устройством, называемым SlipChip. (SlipChips - предыдущее изобретение Исмагилова и его коллег из Калифорнийского технологического института). Эта комбинация реплицирует специфические маркеры ДНК, поэтому их можно отображать и индивидуально подсчитывать как дискретные флуоресцентные пятна, появляющиеся на чипе.
Тест основан на том, что типичные бактерии хуже реплицируют свою ДНК (при подготовке к клеточному делению) в растворе антибиотика, что приводит к присутствию меньшего количества ДНК-маркеров. Однако, если бактерии устойчивы к антибиотику, их репликация ДНК не будет затруднена, и тест покажет одинаковое количество ДНК-маркеров как в обработанном, так и в необработанном растворах..
При использовании 54 образцов мочи пациентов с ИМП, вызванными бактериями Escherischia coli, результаты теста на 95% совпали с результатами, полученными при использовании стандартного двухдневного теста, который считается золотым стандартом точности..
Исмагилов и Шопп планируют провести тест на других типах инфекционных бактерий, чтобы увидеть, насколько хорошо он работает. Они также надеются настроить процедуры тестирования для работы с образцами крови. Инфекции крови труднее проверить, потому что бактерии присутствуют в гораздо меньшем количестве, чем в моче, но такой тест может помочь снизить смертность от инфекций, передающихся через кровь, которые могут привести к летальному исходу, если их не лечить быстро.