快检新策略应对耐药性危机

(中国科学报 记者 王晨绯  通讯员 汤华波)

病原微生物的耐药性问题,在人类医学水平日新月异的今天,已经不仅仅是一个让临床医生头疼并尴尬的问题,更是日益演变成了一场正在威胁全球健康的危机。

在刚刚过去的4月,世界卫生组织发布全球首份抗生素耐药性监测报告,称“抗生素危机将比上世纪80年代的艾滋病疫情更严重”。据统计,我国人均使用抗生素的剂量是美国的十多倍,“今天不采取行动,明天就无药可用”。

危机何解?科学家们为此在努力。近日,中科院武汉病毒研究所危宏平研究团队提出了一种耐药性快速检测新策略(GPF策略),已经成功用于多种病原微生物的耐药性快速检测。

耐药性危机 

所谓耐药性,指的是临床上当病原微生物多次与药物接触后,对药物的敏感性减小甚至消失,致使药物对耐药菌的疗效降低甚至无效。

 科研人员告诉记者,近年来,由于各种广谱及超广谱药物的广泛应用,尤其是不合理应用,使致病菌对抗生素的耐药性急剧上升,多重耐药菌株不断增多,临床治 疗难度增加。“尤其是有的细菌耐药基因可通过质粒等多种机制在细菌间进行传播,造成耐药菌株在医院内感染散发或暴发流行,使耐药菌株越来越难以控制,治疗 困难,死亡率高,这已经成为了临床治疗的一大难题。” 同仁医院医师吴冬介绍说。

临床医生对抗生素的选择使用变得非常困难,因此开展体外抗生素敏感试验非常必要。了解细菌耐药谱,对抗菌药物的临床使用效果进行预测,将对患者选择个体化的治疗方案提供必不可少的依据。

“通过耐药性监测,有可能使新的耐药基因在广泛传播之前得到控制,防止耐药菌株的暴发流行;了解细菌耐药性机制和耐药趋势的动态变化,为制定抗感染措施提供理论依据。同时,对耐药性监测结果的分析,可指导临床正确选择抗菌药物。”吴冬说。

他们是如何做到的 

快速检测耐药性,不仅能为临床治疗提供有效、及时的指导,以及防止病原菌产生新的耐药性,还为临床争取了时间。

为了解决目前微生物耐药性检测标准法(培养法)存在的需要菌分离、时间长等技术难题,危宏平团队提出了一种结合PCR及体外快速表达蛋白质、通过蛋白质 功能变化测定耐药性的新策略。这种方法实现了致病微生物及其耐药性的联合快速检测,已经成功用于多种目前很难测定的耐药性的快速检测。

他们是如何做到的呢?

危宏平告诉记者,首先,他们基于GPF策略设计了结核分枝杆菌吡嗪酰胺耐药性检测新方法。这种方法能够在2小时内检测出痰液中的结核分枝杆菌,并在1天 内测定其吡嗪酰胺耐药性。它采取的策略是不依赖测定具体的突变位点,而是直接通过体外快速表达的吡嗪酰胺酶的功能变化来测定耐药性,因而有效解决了结核分 枝杆菌吡嗪酰胺耐药性快速检测这一挑战性难题。

“这种方法的便利在于,检测结果通过颜色变化就可以判读,不需要复杂仪器,成本比较低,可以在基层医院临床实验室使用。”危宏平说。

从丙肝病毒到“超级耐药菌” 

在成功完成了该菌的快速检测后,他们又开始在丙肝病毒上试验。

据介绍,临床血清中丙肝病毒(HCV)由于其RNA复制酶不具有保真功能,通过基因突变规律来检测耐药性是非常困难的。而危宏平团队通过将其中HCV NS3基因从样本中扩增出来,并在体外快速转录成蛋白酶,实现了在10小时内完成HCV对两种美国FDA批准的特拉普韦和博赛泼维药物的耐药性检测,为 HCV病毒耐药性快速检测提供了一种新的模式。

新德里金属β-内酰胺酶(NDM-1)耐药基因是2009年从印度分离的一种新耐药基因。由于带有这种基因的菌对碳青霉烯类抗生素的广泛耐药性,因此被称为“超级耐药细菌”,被世界卫生组织认为是一种全球性的威胁。危宏平针对该基因进一步采用GPF策略。

据介绍,截至目前,在NDM-1的传播过程中,已有12种NDM突变体报道。但目前用于发现NDM功能突变体的主要方法是测序和重组表达,时间长达几 周、成本高,且不利于及时监测NDM-1的流行规律。而危宏平他们发明的快速检测方法,只需要1小时就能检测NDM-1基因,在1天内就能测定其功能突变 体。

“这些成功的试验 验证了GPF策略具有很好的适用性。”危宏平说,“它克服了目前通过测定基因突变位点来测定耐药性的局限性,为生长缓慢的细菌及为无基因突变热点的耐药性 检测提供了一条新的技术途径,应用前景十分广阔。”他们期待进一步实现其成果的产业化,也希望这些科研成果能为克服目前严重的耐药性危机提供助力。

(原载于《中国科学报》 2014-05-26 第6版 进展)