Adv. Sci. |DNA片段化：淋病奈瑟菌的药敏分析新方案

AMR是全球医疗健康系统面临的重大挑战，尤其是淋病奈瑟菌（N. gonorrhoeae），它已经对所有现有的抗菌药物产生了耐药性。其中，头孢曲松（CEF）是目前治疗淋病奈瑟菌感染的最后一种经验性治疗方法。耐药菌株的出现使得淋病的治疗变得复杂，增加了治疗失败的风险。因此，快速准确地给出药物表型结果是延缓细菌耐药性发展的关键。然而，传统的基于培养的药敏测试（AST）方案通常耗时数天，而新兴的基于基因型的AST方案又因细菌耐药机制的复杂性，无法给出准确的表型结果。此外，尽管表型-基因型AST方案近年来得到了广泛关注，但淋病奈瑟菌的opa基因是多拷贝的，无法直接反映细菌的生存状态，这限制了其在药敏测试中的应用。

幸运的是，Tza-Huei Wang团队观察到淋病奈瑟菌在暴露于β-内酰胺类抗菌药物时，会出现DNA片段化的现象。基于此，该团队开发了一种新型的表型-分子型AST方案——基于opa基因和终止子（terminus）位点的双重数字PCR技术。其原理如下：opa基因在细胞内以多拷贝形式存在，而终止子位点是细菌染色体末端的一个单拷贝基因片段。在数字化系统中，完整的细胞会同时含有opa基因和终止子位点，因此在PCR扩增后，微孔中会同时检测到两种荧光信号。而细胞破裂后，微孔中通常只含有单拷贝基因（opa基因或终止子位点），因此只会产生一种荧光信号（图1）。

在实验中，作者设计了两组实验：对照组（无抗生素）和处理组（有抗生素）。通过计算两组实验的DNA与细胞的比值（Ss），并设定阈值（耐药菌的所有Ss值的平均值加上3倍标准偏差），来判断菌株的药敏性。如果Ss值大于阈值，则说明该菌株为敏感或中介；反之则为耐药。作为验证，作者分别利用10株菌株对青霉素（PEN）和8株菌株对CEF的药敏性进行了测试（图2）。

总的来说，文章通过开发双重数字PCR技术，实现了对淋病奈瑟菌的快速药敏测试。该方法利用细胞裂解和DNA片段化作为药敏评估的指标，具有高灵敏度和特异性，能够在短时间内提供可靠的药敏结果。尽管存在样本量有限、实验条件的局限性和技术复杂性等局限性，但该方法在快速诊断和临床应用中具有重要的潜力。

图1  （A）双重数字PCR的设计原理。敏感株（B）和耐药株（C）在青霉素处理1小时后的数字PCR检测结果。

图2  （A）双重数字PCR用于淋病奈瑟菌药敏测试的工作流程。（B）PEN敏感（ATCC 43069）和耐药菌株（16-04-11）的药敏测试结果。多种菌株对PEN（C）及CEF（D）的药敏测试结果。 

原文链接：https://doi.org/10.1002/advs.202405272