呼吸测试可在数分钟内嗅出感染

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本文发表于《大众科学》的前博客网络,反映了作者的观点,不一定反映《大众科学》的观点


藏匿在肺部的细菌可能无法再隐藏太久。尽管传统的检测方法可能需要数天或数周的时间进行培养才能确定某些有害细菌(如引起肺结核的细菌)的存在,但一种更快速的检测肺部感染的技术可能即将问世。

研究人员开发出一种仅通过呼吸即可检测常见传染性细菌存在的测试。该测试可以检测出细菌产生的标志性挥发性有机化合物(VOC)——气体中释放的颗粒——的特征,这些特征与人体或其他细菌释放的特征不同。研究结果于1月10日在《呼吸研究杂志》上在线发表。

由佛蒙特大学的朱江江领导的研究人员,在感染了不同类型常见细菌的实验鼠身上进行了研究:两种不同菌株的铜绿假单胞菌(可引起肺炎)和一种菌株的金黄色葡萄球菌(可引起呼吸道感染)。第二天,研究人员通过电离呼吸样本,然后将其射入质谱仪分析各种VOC的浓度,从而测试了动物的呼吸,这个过程称为二次电喷雾电离质谱法(SESI-MS)。


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该测试检测出不同的细菌感染,并区分了健康小鼠和受感染小鼠。它还区分了两种铜绿假单胞菌菌株之间的差异。研究人员将这些不同的VOC特征称为细菌的“呼吸指纹”。

佛蒙特大学的简·希尔也是该研究的共同作者,她在准备好的声明中说:“我们有强有力的证据表明,我们可以使用呼吸指纹SESI-MS方法非常有效地区分小鼠肺部的细菌感染。”这项技术必须在大型人体试验中进行测试,然后才能在临床上应用。但该测试的快速性很有吸引力。它至少可以成为检测细菌感染的第一步,如果认为有必要,随后进行培养——例如,检测耐药性结核病。

在呼吸中寻找化合物可能很棘手,因为个体具有不同的化合物集合,从而产生约4,000至6,000种潜在化合物需要处理。研究人员在论文中指出:“人类呼吸成分的高度可变性突显了为诊断目的选择少量生物标志物的内在困难。”但SESI-MS技术可以找到甚至非常低浓度的特定VOC——一直低至万亿分之一。

这种检测技术也很有前景,因为它对宿主体内细菌感染的VOC指纹进行采样,而不是将宿主样本与实验室培养的细菌的特征进行比较。这种真实的原理验证非常重要,因为“将会有VOC是宿主-病原体相互作用所独有的”,研究人员在他们的论文中假设。

类似的呼吸测试也已被研究用于检测其他疾病,如糖尿病和癌症。希尔和她的同事认为,他们或许可以将“呼吸指纹”方法扩展到识别其他感染。“我怀疑我们也将能够区分肺部的细菌、病毒和真菌感染,”她指出。

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