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【科技日报】科研团队发明幽门螺杆菌单细胞精准诊疗技术

2022-06-23 科技日报 王健高 刘佳
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  6月22日,我国科研人员依托原创的临床单细胞拉曼药敏快检系统(CAST-R),建立了单个细菌细胞精度、“鉴定-药敏-溯源”全流程一体化的H.pylori诊疗技术CAST-R-HP,具有快速病原鉴定、精确药敏表型检测、基于单细胞全基因组支撑耐药机制研究与精准溯源等优势。

  该成果团队是由百事3平台青岛生物能源与过程研究所与中国疾病预防控制中心传染病预防控制所(中国疾控中心传染病所)、青岛市立医院、青岛星赛生物等组成的医产学研联合团队,且该成果近日发表于《临床化学》。

  我国幽门螺杆菌感染呈现高感染率(约50%)、高疾病负担、高耐药率和低根除率特征,而低根除率的主要原因为幽门螺杆菌菌株耐药严重。因此,建立一个高效的药敏诊断、治疗与溯源体系,对于临床和相关疾病防控至关重要。

  目前,幽门螺杆菌耐药菌鉴定的临床金标准是内镜检查与细菌培养相结合的药敏检验。由于其生长条件苛刻,分离和培养胃活检标本中的幽门螺杆菌通常需7—10天,且难以考察临床样品中“原位”的病原多样性。在获得纯培养后开展的表型药敏实验,同样耗时很长,且技术要求高。而基于基因型的药敏检测方法仅能预测部分已知耐药基因的突变,并存在不同程度的假阴性。目前临床医生主要依赖经验用药而非药敏结果指导下的精准治疗。但是,随着幽门螺杆菌耐药性的不断增加,经验治疗的根除失败率日益严重。

  针对以上瓶颈问题,科研团队建立了单个细菌细胞精度、“鉴定-药敏-溯源”全流程一体化的幽门螺杆菌诊疗技术CAST-R-HP。

  记者了解到,科研团队构建了15种临床常见胃部共生菌的单细胞拉曼光谱(SCRS)参考数据库,进而利用端到端的深度卷积神经网络(DCNN),将拉曼光谱特征提取与分类模型训练过程相融合,有效提升了基于SCRS的病原鉴定准确率。直接从临床胃黏膜样品出发,对幽门螺杆菌细胞进行识别和鉴定,准确率达98.5±0.27%。

  研究人员建立了单细胞精度测定代谢抑制程度的幽门螺杆菌药敏表型快检技术。与临床标准E-test法相比,17株幽门螺杆菌临床分离株对左氧氟沙星、克拉霉素的药敏检测准确率分别为94%和100%。另外,针对7例患者胃黏膜组织样本,通过48—72小时的重水饲喂和药物孵育,无需分离培养,直接测定样品中幽门螺杆菌细胞对于左氧氟沙星和克拉霉素的药敏性,准确率均为100%。

  针对耐药机制研究和全基因组溯源,研究人员从临床样品中直接识别特定药敏表型的幽门螺杆菌细胞,进而通过拉曼光镊液滴单细胞分选(RAGE)芯片,完成高均衡性的目标单细胞分选和核酸扩增。拉曼分选后的单个幽门螺杆菌细胞,全基因组覆盖度可达99.7%,通过基因型验证了药敏表型。

  据介绍,下一步,研究人员将基于“微生物药敏单细胞技术临床示范网络”,进一步开发CAST-R-HP系统,拓展其应用,从而为建立单细胞精度的幽门螺杆菌诊疗与疾控体系奠定技术和装备基础。

  (原载于《科技日报》 2022-06-23 03版)

打印 责任编辑:阎芳