2小時超快速檢測敗血症病原?用晶片最快只要5分鐘

作者 | 發布日期 2013 年 07 月 04 日 9:00 | 分類 奈米 , 生物科技 , 醫療科技

一種新的自動化診斷方法可以在兩小時內快速又精準地確認造成敗血症的細菌種類,並且可以檢出三種抗生素抗性基因,對於敗血症的關鍵救治過程將有很大的幫助。




精準辨識12類革蘭氏陽性菌

敗血症是細菌侵入血管、大量繁殖進而危害身體各部門的疾病,幾天內就可能造成死亡,但由於時間緊迫,辨別菌種的血液培養過程無法即時知道結果,往往只能先使用廣效抗生素等不夠精確的治療方式,等到確認菌種才能對症下藥,病患將會面臨較大的風險,因此快速檢測出感染源就很重要。

重度敗血症的多重器官衰竭往往造成病患死亡,光是美國一年就有近25萬人因此離開人世。如何快速跟精準地找出感染源與對抗生素的感受性,一直是醫界的挑戰,美國威斯康辛醫學院Nathan Ledeboer領導的研究團隊,利用一種Verigene BC-GP檢測方式,可以即時分辨出革蘭氏陽性菌(註1)中12類細菌,這些都是敗血症常見的感染源。


▲深藍色棒狀的就是屬於革蘭氏陽性菌的炭疽桿菌。(Photo Credit: Wikimedia Commons)

研究團隊利用1649個來自美國五間醫院及一些罕見敗血症菌種的血液樣本進行分析比較,結果發現正確辨識菌種的機率達到92.6%至100%,而辨識「確定不是什麼菌種感染」的成功機率則是94.5%至100%。

2小時快速解決

由於革蘭氏陽性菌與陰性菌對抗生素反應不同,及早確認菌種便可使用正確的治療方法。此外這種檢測法還可以從病患的血液樣本中找到三種對抗生素產生抗性的基因,分別是mecA、vanA與vanB,他們能削弱萬古黴素與甲氧苯青黴素(Methicillin或Meticillin,甲氧西林)的藥效,也就是說,若能及早知道這種抗性基因的存在,就能讓醫師有機會調整治療方法。

研究團隊指出Verigene BC-GP檢測法能在兩小時內精確地辨識菌種與抗性基因,比起傳統的培養法可節省約42小時。當然還有7.5%的菌種還檢測不出來,不過檢驗的時間大幅減少已經是病患的福音了,也希望他們能繼續把剩下的7.5%統統抓出來。

台灣只要5分鐘

這組研究團隊的方法雖然比起傳統做法快很多了,但還有更快的,只要5分鐘。台灣國家實驗研究院國家奈米元件實驗室於去年11月宣佈研發出「血液中稀少致病菌的快速鑑定晶片」,針對菌血症與敗血症(註2)中常見的金黃色葡萄球菌、綠膿桿菌與大腸桿菌進行檢測。

▲從聚集細菌到檢測,全部過程5分鐘內完成。(Photo Credit: 國家奈米元件實驗室)

檢測的原理是先通電以分離並同時濃縮目標菌種,產生一高密度之細菌團,此過程約3分鐘;接著直接於晶片上對分離濃縮後的目標菌種進行「細菌光譜指紋」的檢測與比對鑑定,在2分鐘內即可完成。這項技術可發展為一套攜帶式的檢測工具,儀器本身約20萬元,晶片一張只要10元。

5分鐘確實是比2小時要更快,不過有一好沒兩好。所以,最美好的情境,應該是先用台灣的晶片檢測是否為那三種細菌,不是的話再用Nathan Ledeboer團隊的研究結果嘍。

(Opening Photo Credit: Nanosphere)

註釋
1.革蘭氏陽性菌(Gram Positive)與革蘭氏陰性菌(Gram Negative)是透過革蘭式染色法將細菌分成兩大類的結果,染色的目標是細菌的細胞壁,能夠被染成藍色的就是革蘭氏陽性菌。革蘭氏陰性菌其實不會被這個方法染色,但是為了區別,另外添加染料讓他們變成紅色。(回到本文

2.菌血症(Bacteremia)與敗血症(Sepsis)的差別是,前者是血液裡有細菌,後者是血液裡不但有細菌,還因此造成體溫、心跳、呼吸或白血球數中任兩項異常的結果。(回到本文

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