Onderzoekers van Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) in Zwitserland hebben een eenvoudige en snelle techniek ontwikkeld om de gevoeligheid voor antibiotica van bacteriële monsters te beoordelen. Momenteel is dit tijdrovend en inefficiënt, wat vaak leidt tot ziekteprogressie terwijl patiënten wachten op laboratoriumresultaten. Deze nieuwe aanpak omvat een eenvoudige optische microscoop en een videocamera, zoals die vaak in smartphones worden aangetroffen. De bacteriën worden in een eenvoudig microfluïdisch apparaat geladen en vervolgens blootgesteld aan een bepaald antibioticum. De bacteriecellen worden vervolgens door de microscoop geobserveerd en er worden videobeelden verkregen van de trillingen op nanoschaal die kenmerkend zijn voor levende bacteriën. Zodra de bacteriën stoppen met trillen, kun je aannemen dat ze dood zijn, wat hun gevoeligheid voor het antibioticum onthult.
A. Opstelling om op optische nanobewegingsdetectie gebaseerde antibioticagevoeligheidstest uit te voeren: een goedkope optische microscoop en een mobiele telefoon zijn voldoende. B. Optisch beeld van E. coli-bacteriën. C. Hetzelfde gezichtsveld als B in valse kleuren die bacteriële verplaatsingen benadrukken; Rood: beweging met hoge amplitude; Blauw: geen verplaatsing. Krediet: Ines Villalba (EPFL)
Antibioticaresistentie wordt een groeiend probleem dat de gezondheidszorg aanzienlijke middelen kost om te bestrijden en te beheersen. Het ligt ook ten grondslag aan vele sterfgevallen van patiënten over de hele wereld, en dit zal naar verwachting toenemen naarmate bacteriën resistentie blijven ontwikkelen. Het is belangrijk om vast te stellen of de bacteriën die een infectie bij een patiënt veroorzaken resistent zijn tegen bepaalde antibiotica. Het toedienen van het verkeerde antibioticum verspilt kostbare tijd om de infectie onder controle te krijgen, dus het is belangrijk om zo snel mogelijk het beste medicijn te vinden om te gebruiken.
De huidige laboratoriumtechnieken zijn echter meestal niet erg snel en omvatten vaak het kweken van de bacteriën totdat er genoeg zijn om de gevoeligheidstests uit te voeren, waarbij bacteriële monsters worden blootgesteld aan een panel van medicijnen en vervolgens wordt geobserveerd of de bacteriecellen sterven of niet. Er zijn ook methoden waarbij genetische tests worden uitgevoerd om te bepalen of de bacteriën genen hebben die resistentie tegen bepaalde medicijnen verlenen. Deze methoden duren vaak meer dan 24 uur, wat het verschil kan maken of de infectie al dan niet voortschrijdt, en kan ook dure en omvangrijke laboratoriumapparatuur en hoogopgeleide technici vereisen om alles goed te doen.
Om dit aan te pakken, hebben deze onderzoekers een relatief eenvoudige techniek ontwikkeld waarvoor geen gespecialiseerde apparatuur nodig is. Het belangrijkste is dat het erg snel is, het duurt slechts een paar uur. “We hebben in onze laboratoria een techniek ontwikkeld waarmee we binnen 2-4 uur een antibiogram kunnen maken – in plaats van de huidige 24 uur voor de meest voorkomende ziektekiemen en een maand voor tuberculose”, zegt Sandor Kasas, een onderzoeker die betrokken is bij het onderzoek. . “Onze techniek is niet alleen sneller, maar ook eenvoudiger en veel goedkoper dan alle bestaande technieken”, zegt Ronnie Willaert, een tweede onderzoeker die meewerkte aan het project.
De methode omvat het toevoegen van het bacteriemonster aan een eenvoudig microfluïdisch apparaat en vervolgens het introduceren van een monster van het te testen antibioticum. Na een korte incubatietijd kunnen de bacteriën worden bekeken en op video worden opgenomen met behulp van een eenvoudige optische microscoop en een smartphonecamera. Levende bacteriën vertonen trillingen op nanoschaal, die door de microscoop kunnen worden bekeken. Als de bacteriën dood zijn, stoppen ze met trillen, wat ook door de microscoop te zien is. Deze celbewegingen worden door het systeem gecontroleerd, waardoor de gevoeligheid voor antibiotica van het bacteriemonster in zeer korte tijd wordt onthuld.
Studeren in PNAS: Eenvoudige optische nanomotion-methode voor het testen van de levensvatbaarheid van een enkele bacterie en het testen van de respons op antibiotica
Via: EPFL
