综述：微生物抗生素耐药性的快速评估方法

《Biochemistry (Moscow)》：Methods for Rapid Evaluation of Microbial Antibiotics Resistance

这篇综述聚焦全球公共卫生难题 —— 抗生素耐药性。详细介绍了拉曼光谱、单细胞图像分析、微流控技术等多种用于快速细菌鉴定和抗生素敏感性测试（AST）的方法，探讨其原理、问题与前景，为相关研究提供重要参考。

　　### 微生物抗生素耐药性快速评估方法的重要性
抗生素耐药性已成为全球公共卫生系统面临的重大挑战。在医疗领域，若不能及时准确地判断细菌对抗生素的敏感性，医生往往只能经验性用药，这不仅可能延误患者治疗，还会促使耐药菌进一步传播，加剧抗生素耐药危机。快速且有效的细菌菌株鉴定以及抗生素敏感性测试（Antibiotic Susceptibility Testing，AST），对于精准用药、减少抗生素滥用、控制耐药微生物传播至关重要。近年来，科研人员积极探索，开发出多种用于快速细菌鉴定和 AST 的新方法。

快速细菌鉴定及 AST 的方法概述

1. 拉曼光谱法：拉曼光谱技术通过测量光与物质相互作用时产生的拉曼散射光的频率和强度，来获取物质的化学组成和分子结构信息。在细菌鉴定和 AST 中，不同种类的细菌以及处于不同抗生素作用下的细菌，其细胞内的化学成分和结构会有所差异，这些差异会反映在拉曼光谱上。例如，细菌细胞壁、细胞膜的成分变化，以及细胞内代谢产物的改变等，都能通过拉曼光谱检测出来。该方法具有快速、无损、无需标记等优点，能在短时间内对大量细菌样本进行分析。然而，拉曼信号通常较弱，容易受到背景噪声的干扰，这就需要高灵敏度的检测设备和复杂的数据处理技术，以提高检测的准确性。
2. 单细胞图像分析：单细胞图像分析是借助显微镜成像技术，对单个细菌细胞进行观察和分析。通过特殊的染色方法或利用细菌自身的荧光特性，结合图像分析软件，可以获取细菌的形态、大小、内部结构等信息。比如，观察细菌在抗生素作用下细胞形态的变化，如是否出现细胞壁破裂、细胞伸长或变形等现象，以此判断细菌对抗生素的敏感性。这种方法能够直观地反映单个细菌的状态，避免了群体检测时个体差异被平均化的问题。但它对样本制备要求较高，操作相对复杂，而且通量较低，难以在短时间内处理大量样本。
3. 微流控技术：微流控技术是在微米尺度上对流体进行操控和处理的技术。在细菌鉴定和 AST 方面，微流控芯片可以精确控制微小体积的样品和试剂，实现细菌的快速分离、培养和检测。例如，在微流控芯片中构建微小的培养腔室，将细菌样本和不同浓度的抗生素分别引入，通过观察细菌在不同环境下的生长情况，快速判断其对抗生素的敏感性。微流控技术具有体积小、消耗样品和试剂少、分析速度快、可实现高通量检测等优势。不过，微流控芯片的制作成本较高，且与现有检测设备的兼容性还有待提高。
4. 质谱分析：质谱分析是一种通过测量离子化分子的质荷比来确定分子质量和结构的分析技术。在细菌鉴定和 AST 中，质谱可以分析细菌细胞内的蛋白质、代谢产物等生物分子的特征指纹图谱。不同种类的细菌具有独特的蛋白质和代谢产物组成，通过与已知的质谱数据库比对，就能快速鉴定细菌种类。同时，分析抗生素处理前后细菌生物分子的变化，也能评估细菌的耐药性。质谱分析具有高灵敏度、高分辨率和高通量的特点，但设备昂贵，需要专业的操作人员进行维护和数据分析。
5. 高敏感发光和荧光标签技术：利用高敏感的发光和荧光标签标记细菌或抗生素，可以直观地观察细菌对抗生素的反应。例如，将荧光标记的抗生素与细菌混合，若细菌对抗生素敏感，抗生素会进入细菌细胞内，使细胞发出荧光；若细菌耐药，抗生素则无法进入细胞，荧光信号就会很弱或没有。这种方法操作简单、检测灵敏度高，能快速得到结果。但选择合适的荧光标签和标记方法较为关键，标签可能会影响细菌的生理状态，导致检测结果出现偏差。
6. 阻抗 - based 检测：阻抗检测是基于细菌在生长过程中会改变周围培养基的电学性质这一原理。当细菌在含有抗生素的培养基中生长时，如果细菌对抗生素敏感，其生长会受到抑制，培养基的阻抗变化就会与正常生长情况不同。通过监测培养基阻抗的变化，就能判断细菌对抗生素的敏感性。该方法无需复杂的样品处理和标记，能够实时、连续地监测细菌生长。但它容易受到培养基成分、温度等因素的影响，检测的准确性需要进一步提高。

方法面临的具体问题

尽管上述这些方法为微生物抗生素耐药性的快速评估带来了新的希望，但在实际应用中都存在一些具体问题。从技术层面看，每种方法都有其局限性，如拉曼光谱的信号干扰、单细胞图像分析的通量低、微流控芯片的成本高、质谱设备的昂贵及操作复杂、荧光标签对细菌生理状态的影响、阻抗检测易受外界因素干扰等。从临床应用角度考虑，这些方法还需要与现有的临床检测流程和设备更好地整合。目前很多新方法在医院常规检测中难以推广，主要是因为医院需要投入大量资金更新设备、培训人员，而且新方法的检测结果与传统方法的一致性还需要进一步验证。此外，不同实验室之间使用相同方法得到的检测结果可能存在差异，缺乏统一的标准和规范，这也限制了这些方法在临床大规模应用。

未来展望

随着科技的不断进步，微生物抗生素耐药性快速评估方法有望取得新的突破。在技术改进方面，研发更高灵敏度、更稳定的检测设备，优化数据处理算法，提高各种方法的准确性和可靠性。例如，结合多种技术的优势，开发联用技术，如将拉曼光谱与微流控技术结合，既能利用微流控技术的高通量和精确操控能力，又能发挥拉曼光谱的快速、无损检测优势。在临床应用推广上，加强与临床医疗机构的合作，开展多中心临床试验，验证新方法在实际临床样本检测中的有效性和可靠性，制定统一的检测标准和规范，降低检测成本，提高新方法与现有临床检测流程的兼容性，促进这些快速评估方法早日广泛应用于临床实践，为全球抗击抗生素耐药性提供有力的技术支持。