通过光学检测嘌呤代谢物实现超快速、定量、无标记的抗生素药敏试验
亚细胞过程
2025-01-22 v2
摘要
为了提供最佳的抗菌药物处方实践并帮助减轻日益严重的全球抗生素耐药性威胁，迫切需要开发新型且真正快速（等于或小于 1 小时）的抗生素药敏试验（AST）平台。本文描述了一种基于 785 nm 表面增强拉曼光谱（SERS）的表型方法，该方法能够对所有测试的菌株-抗生素组合进行准确的最小抑菌浓度（MIC）测定。SERS-AST 程序可在 1 小时内（包括 30 分钟的孵育期）获得准确的 MIC，即体外药物敏感性的关键定量指标。该方法对革兰氏阳性和阴性菌种均有效，且适用于具有不同初始主要抗生素作用靶点的抗生素，以及杀菌和抑菌抗生素。本文描述了该方法的分子水平机制。细菌 SERS 光谱来源于水洗诱导的细菌严紧反应所分泌的嘌呤核苷酸降解产物（主要是腺嘌呤、鸟嘌呤、黄嘌呤和次黄嘌呤），由此产生的 (p)ppGpp 报警素介导了不需要的 tRNA 和 rRNA 生成核碱基。在 30 分钟孵育期内，抗生素暴露的次级代谢效应导致了代谢响应的重构，这解释了 SERS 光谱强度的剂量依赖性，从而用于准确得出 MIC。这是迄今为止已证实最快的能得出 MIC 的 AST 方法。
引用
@article{arxiv.2408.16996,
title = {Ultra-rapid, Quantitative, Label-free Antibiotic Susceptibility Testing via Optically Detected Purine Metabolites},
author = {Allen Fraiman and Lawrence Ziegler},
journal= {arXiv preprint arXiv:2408.16996},
year = {2025}
}