西班牙科学家发明新型检测技术,肉眼辨色终结超级细菌

西班牙科学家发明新型检测技术,肉眼辨色终结超级细菌

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来源:黄远斌
2025-08-08 08:35:54
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核心提示:全球抗生素耐药性危机严峻,寻找对抗“超级细菌”的新武器迫在眉睫,噬菌体疗法(利用捕食细菌的噬菌体精准清除病原体)重获关注。

全球抗生素耐药性危机严峻,寻找对抗“超级细菌”的新武器迫在眉睫,噬菌体疗法(利用捕食细菌的噬菌体精准清除病原体)重获关注。但它广泛应用存在关键瓶颈,即如何快速、准确判断某种噬菌体能否有效杀死患者体内特定细菌。传统主流检测方法如双层琼脂覆盖斑点法虽可靠但耗时长,对危重病人无法使用,且检测技术依赖昂贵设备,难以推广。现在,来自西班牙塞维利亚大学的研究团队带来了一项突破性的解决方案:一种名为ColorPhAST(噬菌体活性敏感性比色检测)的全新检测技术,仅需短短2小时,成本极低,且肉眼即可判读结果,为噬菌体疗法的普及带来了革命性的希望。

ColorPhAST的核心原理巧妙而直观,堪称一场发生在试管内的微型“颜色革命”。研究人员设计了一种特殊的测试溶液,包含穆勒-欣顿肉汤(MHB)、葡萄糖和一种名为酚红的pH指示剂。这种溶液在初始状态下呈现橙色。当引入目标细菌(如大肠杆菌)时,如果细菌存活并活跃,它们会代谢溶液中的葡萄糖,产生酸性物质。随着溶液pH值下降,酚红指示剂就会从橙色转变为黄色。ColorPhAST的“魔法”在于引入了噬菌体。对于待测的细菌样本,会设置两个检测孔:一个仅含细菌和测试溶液(作为对照),另一个则额外加入特定噬菌体悬液(浓度约为10^8 PFU/mL)。将这两个孔在37°C下振荡孵育2小时后,观察颜色变化:如果噬菌体能够有效裂解(杀死)细菌,那么含有噬菌体的孔中细菌无法生长代谢,溶液颜色将保持橙色不变;反之,如果细菌对该噬菌体具有耐药性,它们会继续生长代谢产酸,导致溶液变为黄色。通过这种简单的“橙色=敏感(噬菌体有效)”、“黄色=耐药(噬菌体无效)”的肉眼判读,就能快速得出结果。

为了验证ColorPhAST的可靠性,研究团队使用了100株临床分离的大肠杆菌进行测试。这些菌株事先已通过传统的金标准方法(双层琼脂覆盖斑点法)确定了其噬菌体敏感性:其中45株对测试噬菌体敏感,55株耐受。ColorPhAST的测试结果令人振奋:它成功识别出了全部55株耐药菌株(特异性高达100%,意味着没有假阳性),并且在45株敏感菌株中,正确识别出了43株(灵敏度为95.6%,仅有2株假阴性)。此外,其阳性预测值(PPV)达到100%,阴性预测值(NPV)为96.5%。这意味着,如果ColorPhAST显示“敏感”,则该噬菌体几乎肯定有效;如果显示“耐药”,则其判断的准确性也非常高。尤其值得一提的是,研究人员指出ColorPhAST甚至能识别出某些在传统方法中可能被误判为敏感(因为表现为“延迟裂解”或“部分裂解”)的耐药菌株,因为它直接监测的是细菌实时的代谢活性——细菌如果只是“装死”或暂时被抑制而非真正被裂解,其代谢活动可能仍在进行,导致溶液变色而被识别为耐药。

除了直观的肉眼观察,研究团队还探索了ColorPhAST自动化的可能性。他们通过测量溶液在569 nm波长处的吸光度变化(ΔAbs)来实现这一点。结果显示,孵育2小时后,噬菌体敏感菌株和耐药菌株之间的ΔAbs值存在显著差异,为未来开发自动化、高通量的检测设备奠定了基础。在成本方面,ColorPhAST的优势极为突出。测试所需的试剂(MHB、葡萄糖、酚红)和耗材(如96孔板)价格低廉。研究人员估算,使用该技术检测一个细菌样本对94种不同噬菌体的敏感性,总成本仅需约4.5欧元,平均每次检测成本不到0.05欧元(约合人民币0.4元)。这种“平民化”的价格,加上无需昂贵仪器(基础版肉眼判读即可)和操作简便的特点,使得ColorPhAST具备了在全球范围内广泛应用的潜力,特别是在发展中国家和基层医疗机构。

当然,如同所有新技术,ColorPhAST也存在一些局限性。它无法像传统方法那样测定噬菌体的具体滴度(浓度),也难以检测那些裂解过程非常缓慢(延迟裂解)的噬菌体或区分细菌是真正死亡还是处于休眠状态。其核心价值是在2小时内以极低成本、高准确度地判断噬菌体对目标细菌是否有效,足以使其成为噬菌体疗法临床应用的关键助推器。

目前,这项技术已在西班牙多家医院进入临床试验阶段。未来研究人员甚至计划开发配套的智能手机应用程序,通过拍摄检测孔的颜色照片即可自动分析结果,进一步降低技术门槛。ColorPhAST的诞生,标志着人类在对抗耐药菌的战役中,拥有了更快速、更精准的“侦察兵”。它有望显著缩短诊断时间,加速个性化噬菌体疗法的实施,为那些面临“无药可用”困境的患者带来新的生机。

参考文献:

ColorPhAST a visual rapid colorimetric assay for detecting phage-susceptibility in Escherichia coli

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