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抗生素耐药性将普通的微生物转变为难以控制的威胁，正在对人类 population 造成越来越大的损害。美国每年有超过两百万人发生耐药性感染，其中至少有 23,000 人因此死亡。然而，大多数抗生素耐药性感染只有在患者离开医生诊所很久之后才被确诊。
诊断的瓶颈在于细菌在实验室中生长所需的时间过长。识别耐药性的标准方法是从伤口、血液或尿液中取样，并将 resident 细菌暴露于各种药物中。如果细菌菌落继续分裂和繁殖，尽管存在通常有效的药物，则表明微生物具有耐药性。然而，获得此类答案的等待时间通常在 16 到 20 小时之间。
工程学的新创新使科学家能够通过完全避开观察细菌分裂的需求来加速诊断过程。一种新颖的方法涉及观察单个细菌细胞的结构如何响应抗生素暴露而发生变化，并且仅需三到四个小时。该研究的主要作者、首尔国立大学的 Sunghoon Kwon 通过电子邮件写道，这种快速检测可以帮助临床医生更快地确定最佳抗生素，并将患者转为正确的治疗方案。新的研究结果发表在 12 月 17 日的《科学转化医学》杂志上。
世界卫生组织在今年对抗生素耐药性的发人深省的全球分析中呼吁的正是发展此类诊断技术进步。世界卫生组织指出，在太多情况下，现有检测方法运行时间过长，因此医生放弃检测而直接开出广谱药物。报告称，开发更快速的检测方法，从而实现更有针对性的药物治疗，将是帮助保护药物的关键一步。如果新方法进入治疗中心，这将是朝着正确方向迈出的一步。“确定单细胞结构变化的能力使这项技术在快速型分析中独树一帜，并且这是一个乐观的迹象，表明这可能是新研究领域的开始，”塔夫茨大学医学院适应遗传学和耐药性中心主任 Stuart Levy 说。”
通常情况下，临床医生会开药治疗患者疑似感染，但在患者开始服药一两天后才能收到明确的实验室结果，以确认临床医生的最佳猜测是否正确。这种延迟导致患者服用过多不必要的抗生素，并使我们越来越接近一个基本治疗不再有效的世界。
这种新方法是目前多个研究团队正在研发的几种快速检测方法之一，它基于实验室技术的两项重大进步：第一项是固定单个细菌细胞——将它们固定在原位以获得清晰的图像，而不会损害细胞。第二项是微流控芯片的开发，该芯片可以更好地模拟某些细菌可以繁殖的必要环境，并允许研究人员拍摄单个细胞的高分辨率图像。这些创新使专家能够评估样本是耐药还是对药物治疗敏感，因为专家可以仔细检查这些细胞的图像，以寻找其结构的特定变化。
在这项研究中，韩国研究团队测试了大肠杆菌、铜绿假单胞菌、肺炎克雷伯菌、金黄色葡萄球菌和肠球菌属菌株在各种抗生素暴露下的反应，并能够在短短几个小时内辨别出哪些菌株会对药物产生反应。“快速诊断抗生素耐药性的能力将是巨大的，而且实际上，如果我们开发出一个快速有效的系统来做到这一点，那么它真的可能成为抗生素使用的游戏规则改变者，”美国疾病控制与预防中心医疗保健相关感染预防项目副主任 Arjun Srinivasan 说。”
作者警告说，新方法可能不适用于所有细菌菌株，因此在使用前需要仔细检查每种新菌株的形态模式。但是，更好地跟踪抗生素耐药性和更严格的预防方法将是帮助阻止抗生素耐药性增长的关键工具。事实上，之前的研究发现，不当处方是抗生素耐药性的重要驱动因素。这种耐药性会随着时间的推移自然发生，但药物的过度使用会通过增加额外的选择压力来加速这一过程。
尽管这种检测和其他旨在加速诊断的检测方法前景广阔，但这项技术不会很快出现在医院和诊所中，因为它需要的工具远远超出典型实验室中的能力，并且需要大量的资金投入。“这不是实验室明天就可以开始进行的测试，”Levy 说。“它比大多数实验室愿意做的要复杂得多。”