我科研團隊發明幽門螺杆菌單細胞精準診療技術
6月22日,我國科研人員依托原創的臨(lin) 床單細胞拉曼藥敏快檢係統(CAST-R),建立了單個(ge) 細菌細胞精度、“鑒定-藥敏-溯源”全流程一體(ti) 化的H.pylori診療技術CAST-R-HP,具有快速病原鑒定、精確藥敏表型檢測、基於(yu) 單細胞全基因組支撐耐藥機製研究與(yu) 精準溯源等優(you) 勢。
該成果團隊是由中國科學院青島生物能源與(yu) 過程研究所與(yu) 中國疾病預防控製中心傳(chuan) 染病預防控製所(中國疾控中心傳(chuan) 染病所)、青島市立醫院、青島星賽生物等組成的醫產(chan) 學研聯合團隊,且該成果近日發表於(yu) 《臨(lin) 床化學》。
我國幽門螺杆菌感染呈現高感染率(約50%)、高疾病負擔、高耐藥率和低根除率特征,而低根除率的主要原因為(wei) 幽門螺杆菌菌株耐藥嚴(yan) 重。因此,建立一個(ge) 高效的藥敏診斷、治療與(yu) 溯源體(ti) 係,對於(yu) 臨(lin) 床和相關(guan) 疾病防控至關(guan) 重要。
目前,幽門螺杆菌耐藥菌鑒定的臨(lin) 床金標準是內(nei) 鏡檢查與(yu) 細菌培養(yang) 相結合的藥敏檢驗。由於(yu) 其生長條件苛刻,分離和培養(yang) 胃活檢標本中的幽門螺杆菌通常需7—10天,且難以考察臨(lin) 床樣品中“原位”的病原多樣性。在獲得純培養(yang) 後開展的表型藥敏實驗,同樣耗時很長,且技術要求高。而基於(yu) 基因型的藥敏檢測方法僅(jin) 能預測部分已知耐藥基因的突變,並存在不同程度的假陰性。目前臨(lin) 床醫生主要依賴經驗用藥而非藥敏結果指導下的精準治療。但是,隨著幽門螺杆菌耐藥性的不斷增加,經驗治療的根除失敗率日益嚴(yan) 重。
針對以上瓶頸問題,科研團隊建立了單個(ge) 細菌細胞精度、“鑒定-藥敏-溯源”全流程一體(ti) 化的幽門螺杆菌診療技術CAST-R-HP。
記者了解到,科研團隊構建了15種臨(lin) 床常見胃部共生菌的單細胞拉曼光譜(SCRS)參考數據庫,進而利用端到端的深度卷積神經網絡(DCNN),將拉曼光譜特征提取與(yu) 分類模型訓練過程相融合,有效提升了基於(yu) SCRS的病原鑒定準確率。直接從(cong) 臨(lin) 床胃黏膜樣品出發,對幽門螺杆菌細胞進行識別和鑒定,準確率達98.5±0.27%。
研究人員建立了單細胞精度測定代謝抑製程度的幽門螺杆菌藥敏表型快檢技術。與(yu) 臨(lin) 床標準E-test法相比,17株幽門螺杆菌臨(lin) 床分離株對左氧氟沙星、克拉黴素的藥敏檢測準確率分別為(wei) 94%和100%。另外,針對7例患者胃黏膜組織樣本,通過48—72小時的重水飼喂和藥物孵育,無需分離培養(yang) ,直接測定樣品中幽門螺杆菌細胞對於(yu) 左氧氟沙星和克拉黴素的藥敏性,準確率均為(wei) 100%。
針對耐藥機製研究和全基因組溯源,研究人員從(cong) 臨(lin) 床樣品中直接識別特定藥敏表型的幽門螺杆菌細胞,進而通過拉曼光鑷液滴單細胞分選(RAGE)芯片,完成高均衡性的目標單細胞分選和核酸擴增。拉曼分選後的單個(ge) 幽門螺杆菌細胞,全基因組覆蓋度可達99.7%,通過基因型驗證了藥敏表型。
據介紹,下一步,研究人員將基於(yu) “微生物藥敏單細胞技術臨(lin) 床示範網絡”,進一步開發CAST-R-HP係統,拓展其應用,從(cong) 而為(wei) 建立單細胞精度的幽門螺杆菌診療與(yu) 疾控體(ti) 係奠定技術和裝備基礎。王健高
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