В самом лучшем случае лабораторный тест на чувствительность бактериальной культуры к антибиотикам занимает от 18 до 24 часов. Однако во многих случаях пациенты не могут ждать так долго. И если их состояние требует приступить к терапии незамедлительно, врачи выписывают антибиотики широкого спектра действия. Однако широкое использование этих препаратов усугубляет проблему лекарственной устойчивости. К тому же, антибиотики широкого спектра действия часто имеют больше побочных эффектов, чем узконаправленные препараты.
Решить эту проблему сможет простой и быстрый метод проверки эффективности антибактериальных препаратов в отношении возбудителей инфекции, который был разработан и опробован группой исследователей из Университета штата Пенсильвания (США).[1] Их методика называется динамической лазерной спекл-визуализацией и в отличие от других разработок в этой области, не требует применения сложных систем и измерительных установок.
Основными преимуществами нового метода являются скорость и простота. Достаточно направить лазерный луч на образец, чтобы присутствующие в нем бактерии выглядели как светорассеивающие точки. Если бактерии живы, то есть антибиотик на них не подействовал, через некоторое время на серии изображений будет заметно какое-то движение.
Объединив новую технологию с машинным обучением, исследователям удалось решить еще одну важную проблему – определить минимально необходимую концентрацию антибиотика. Феномен, который обычно не учитывают другие тесты, заключается в том, что бактерии сначала могут казаться мертвыми, но через много часов могут оживать и размножаться. Технология, разработанная в Пенсильванском университете, позволяет предсказать, возродятся ли бактерии или действительно умрут, что очень важно для точного определения значения минимальной концентрации лекарства.
Исследователи доказали эффективность нового метода, проверив его на трех штаммах бактерий в лаборатории. Они планируют продолжить такие эксперименты с более широким спектром патогенов и антибиотиков, а также «упаковать» свою разработку в небольшое портативное устройство, которое можно будет использовать в клинической практике в условиях ограниченных ресурсов.
Использованы фото Shutterstock/FOTODOM UKRAINE
- Keren Zhou, Chen Zhou, Anjali Sapre, Jared Henry Pavlock, Ashley Weaver, Ritvik Muralidharan, Josh Noble, Taejung Chung, Jasna Kovac, Zhiwen Liu, Aida Ebrahimi. Dynamic Laser Speckle Imaging Meets Machine Learning to Enable Rapid Antibacterial Susceptibility Testing (DyRAST). ACS Sensors, 2020; DOI: 10.1021/acssensors.0c01238
