Создан экспресс-тест для выявления устойчивых к антибиотикам бактерий

Ученые предложили определять устойчивость бактерий к антибиотикам с помощью экспресс-теста на основе рамановской спектроскопии. Этот подход основан на том, как свет рассеивается на бактериях. При использовании нового метода анализ занимает 1,5 часа, тогда как стандартные тесты требуют одних-двух суток. Благодаря такому экспресс-тесту врачи смогут быстро определять чувствительность к антибиотикам и подбирать наиболее эффективную терапию. Результаты исследования, поддержанного грантом РНФ, опубликованы в журнале Open Biology.

По статистике, в 2019 году около 4,95 миллиона смертей во всем мире были связаны с устойчивостью бактерий к антибиотикам, при этом 1,97 миллиона из них оказались напрямую вызваны нечувствительными к лекарствам микроорганизмами. Поэтому важно оперативно отслеживать бактерий, которые начинают проявлять признаки устойчивости к тем или иным препаратам, чтобы при лечении пациентов сделать выбор в пользу других лекарств — тех, что пока эффективны. Традиционные тесты, с помощью которых бактерий проверяют на устойчивость, требуют от суток до двух для получения результатов. В это время врачи вынуждены назначать лечение, опираясь на собственный опыт, что не всегда является правильной стратегией.

Ученые из Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова (Москва) с коллегами разработали тест, который сокращает время ожидания результатов до 1,5 часов. В основе подхода лежит рамановская спектроскопия — метод, который позволяет идентифицировать соединения по их взаимодействию co светом.

Для проведения экспресс-теста из клинического образца (выделений со слизистых оболочек, мочи и других) выделяют бактериальную культуру, затем ее обрабатывают растворами с разными концентрациями антибиотика, добавляют особый индикатор активности метаболизма (обмена веществ) клеток и проводят спектральный анализ. Он позволяет за полтора часа определить изменения в метаболизме бактерий и сделать вывод о минимальной концентрации препарата, необходимой для подавления роста микроорганизма. Так, при разрушении антибиотиком компонентов клетки — например клеточных стенок и мембран, рибосом и других — активность метаболизма клеток снижается, что служит признаком их повреждения или гибели.

Исследователи проверили с помощью нового подхода чувствительность бактерий Escherichia coli и Klebsiella pneumoniae, вызывающих кишечные инфекции, пневмонию и заболевания мочевыводящих путей, к трем распространенным антибиотикам — ампициллину, канамицину и левофлоксацину. Результаты совпали с данными, полученными с использованием стандартного метода Etest, который широко используется в клинической практике. Это подтверждает надежность новой методики при значительном снижении длительности эксперимента.

Разработка позволит врачам быстро и точно определять минимальную концентрацию антибиотиков, необходимую для подавления роста бактерий, что существенно ускорит процесс лечения и снизит риск неправильной терапии. Так, благодаря скорости анализа медики смогут оперативно назначать эффективные антибиотики, избегая избыточного использования препаратов широкого спектра действия. Экспресс-тест может применяться как в больничных условиях, так и в полевых лабораториях, что делает его универсальным инструментом. Более того, внедрение предложенного подхода в медицинские учреждения может значительно сократить затраты на лечение, уменьшить длительность госпитализации пациентов и снизить риск осложнений. Также тест поможет отслеживать и предотвращать распространение устойчивых к антибиотикам штаммов.

«Этот экспресс-тест уже вызвал интерес среди медицинских специалистов и исследователей. Его успешное внедрение может стать большим шагом в борьбе с лекарственной устойчивостью у бактерий. Технология открывает двери для более безопасного и точного лечения, что важно для решения глобальной проблемы распространения инфекционных заболеваний. В дальнейшем мы планируем ускорить анализ за счет работы с клиническими образцами без выделения чистых культур микроорганизмов», — рассказывает руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, Елена Завьялова, доктор химических наук, доцент кафедры химии природных соединений химического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова.

В исследовании принимали участие сотрудники Национального медицинского исследовательского центра акушерства, гинекологии и перинатологии имени Академика В.И. Кулакова Министерства здравоохранения Российской Федерации (Москва), Центра молекулярной и клеточной биологии Сколковского института науки и технологий (Москва) и Института физики твердого тела имени Ю.А. Осипьяна РАН (Черноголовка).

Информация и фото предоставлены пресс-службой Российского научного фонда