Klebsiella pneumoniae växer i det mikrofluidiska chipet avbildat i faskontrast. Bakterierna är 0,003 mm långa och delar sig var 30:e minut. Kredit:Özden Baltekina, et al
Forskare vid Uppsala universitet har utvecklat en ny metod för att mycket snabbt avgöra om infektionsframkallande bakterier är resistenta eller mottagliga för antibiotika. Resultaten har nu publicerats i den amerikanska tidskriften Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) .
Antibiotikaresistens är ett växande medicinskt problem som hotar människors hälsa globalt. En viktig bidragande orsak till resistensutveckling är felaktig användning av antibiotika för behandling. Forskare söker därför pålitliga metoder för att snabbt och enkelt identifiera bakteriella resistensmönster, känd som antibiotikakänslighetstestning (AST), och ge tidig behandling, alltså direkt från läkarbesöket. Detta har hämmats av de nuvarande tidskrävande antibiotikaresistenstesterna. Nu, forskare i Uppsala har bl. för första gången, utvecklat ett antibiotikaresistenstest som är tillräckligt snabbt för att informera om val av antibiotika på läkarmottagningen. Testet är främst avsett för urinvägsinfektioner - ett tillstånd som, globalt, drabbar cirka 100 miljoner kvinnor om året och står för 25 procent av antibiotikaanvändningen i Sverige.
"Vi har utvecklat en ny metod som möjliggör bestämning av bakteriellt resistensmönster vid urinvägsinfektioner på 10 till 30 minuter. Som jämförelse, den resistansbestämning som för närvarande används kräver en till två dagar. Snabbtestet baseras på ett nytt mikrofluidiskt plastchip där bakterierna fångas och metoder för att analysera bakterietillväxt på encellsnivå, säger doktoranden Özden Baltekin, som utförde det mesta av experimentarbetet.
Den "snabbaste" metoden är baserad på känsliga optiska och analytiska tekniker utvecklade för att studera enskilda bakteriers beteende. Att övervaka om enskilda bakterier växer i närvaro av antibiotika (dvs. är resistenta) avslöjar deras resistens eller känslighet inom några minuter.
"Det är fantastiskt att de forskningsmetoder vi utvecklat för att ta itu med grundläggande frågor inom molekylärbiologi är användbara för en så oerhört viktig medicinsk tillämpning, säger Johan Elf, en av forskarna bakom studien.
Detektionsmetoden utvecklas nu av ett Uppsalaföretag, Astrego Diagnostics AB, till en användarvänlig produkt. Företaget räknar med att ha ett automatiserat test för urinvägsinfektioner inom några år.
Figur 1 A. Övergripande arbetsflöde för snabb AST B. Individuella celler sugs in i cellkanalerna där de fastnar vid 300 nm förträngningen i slutet (insatt) C1. En rad med 2000 cellkanaler behandlas med ett antibiotikum och den andra raden används som referens. C2. Tillväxt i en enskild cellkanal utan antibiotika (vänster) och en med antibiotika (höger) övervakad över tid (x-axeln) som observerats med faskontrastmikroskopi. C3. Längdförlängning över tid bestämt för celler i 1600 individuella cellkanaler utan antibiotika (vänster) och med antibiotika (höger). C4 Genomsnittlig tillväxthastighet för bakterierna i C3 tillsammans med 99,9 % SEM och populationens standardavvikelse D. Den genomsnittliga tillväxthastigheten och 99,9 % SEM för känsliga bakterier exponerade för en av nio olika antibiotika (färger), normaliserats till tillväxthastigheten i de obehandlade referenskanalerna. Endast data från en typisk referenskanal visas (grå). prickar indikerar när tillväxthastigheten har sjunkit under obehandlad referens med 99,9 % sannolikhet. Kredit:Johan Elf
"Förhoppningen är att i framtiden, metoden skulle kunna användas på sjukhus och vårdcentraler för att snabbt ge korrekt behandling och minska onödig användning av antibiotika, säger Dan Andersson, en av forskarna bakom studien.
"Vi tror att metoden är användbar för andra typer av infektioner, t.ex. blodinfektioner när det är snabbt, korrekt val av antibiotika är avgörande för patienten."
