福音?新型“芯片实验室”几分钟就能检测出致病细菌

此前谢菲尔德大学(University of Sheffield)的学生们研制一种能够快速诊断细菌感染的设备,这种设备可能有助于医生改进为患者开出治疗处方的方式。这种新工具可以帮助医生制定更有见地的处方,从而通过减少使用抗生素治疗病毒性感染患者的数量来帮助解决抗生素耐药性问题。这项新技术可以区分细菌感染和非细菌感染,于2016年iGEM国际大赛上展出。谢菲尔德的学生们希望,这种设备能被放置在全科医生诊所或免进中心,使有流感样症状的患者能够提供一个血样,并被迅速告知他们是否有细菌性感染或非细菌性感染,并得到相应的治疗,该诊断工具使用基因工程细菌检测患者血液样本中是否存在细菌感染。

博科园-科学科普:它可以通过检测一种被称为脂蛋白的蛋白质来区分病毒感染和细菌感染,这种蛋白质是由免疫系统的细胞对细菌感染的反应产生。这种蛋白质的功能是与小分子结合,细菌利用小分子获取铁来生长。谢菲尔德的研究小组由来自科学、工程和医学等学科的学生组成开发这种装置,使转基因细菌与患者的血液样本混合,当脂肪钙蛋白含量较低时,这种细菌就会变成荧光,这表明这是一种病毒而不是细菌感染。这个项目的主要目的是创造更多处方来解决今天所面临日益严重的抗生素耐药性问题。抗生素耐药性是一个巨大的问题,这就是为什么我们选择将项目建立在它的基础上,可能无法逆转它,但有了这样的设备,可能会让它慢下来。

更有趣的是,正在用基因工程细菌来检测血液中的细菌感染——用细菌来检测细菌。而麦吉尔大学(McGill University)科学家开发的一种新型“芯片实验室”有望成为一种临床工具,能够在短短几分钟内检测出非常少量的致病细菌。麦吉尔大学生物工程系的助理教授萨拉·马哈希德(Sara Mahshid)设计的这个装置是由纳米大小的“岛屿”构成,这些“岛屿”的厚度只有人类头发的十分之一左右,可以充当细菌陷阱或陷阱。在与多伦多大学的同事合作下,Mahshid教授的团队证明了该系统能够分析非常少量的培养基,这些培养基中含有大肠杆菌和耐甲西林(一种用于治疗细菌感染的抗生素)的金黄色葡萄球菌。每年有70万人死于细菌感染,许多致病感染的成功治疗很大程度上依赖于快速检测。

图片:McGill University

不幸的是,有时需要几天时间才能用医生目前可用的工具来确认诊断结果。速度是关键,因为一些细菌感染会导致严重的健康问题,有时甚至会导致死亡。利用这种荧光显微镜,新开发的“芯片实验室”可以在短短几分钟内就能确认细菌的存在。有一天,临床医生将使用这些设备来提供更快的诊断,更快地开始治疗患者。研究人员在《Small》上发表了他们的研究成果,并希望在临床样本上测试他们的设备,这是医生在医院里使用这种设备的必要步骤。而且理论上,这种样的装置设备特相对便宜也容易制造出来,同时还可以分析血液、尿液或鼻拭子样本。


博科园-科学科普|参考期刊文献 :《Small》|研究/来自:谢菲尔德大学,麦吉尔大学,DOI: 10.1002/smll.201801893

博科园-传递宇宙科学之美