不知道你是谁，也能先判断你怕不怕药：快速药敏检测的新突破

败血症相关血流感染进展快、死亡风险高，文章指出住院死亡率可达23.75%，且抗菌治疗每延迟1小时，死亡风险约增加5%，因此临床必须尽早给出有效用药方案。现行流程通常需先做菌种鉴定，再进行药敏试验，整体往往耗时48到72小时；即便是现有快速方法，也常依赖预先鉴菌或仅检测耐药基因，难以真实反映临床条件下的表型敏感性。与此同时，经验性广谱抗生素虽可降低漏治风险，却也容易造成过度治疗并加剧耐药。正因如此，开发一种无需先鉴定菌种、能够快速直接捕捉细菌表型反应的药敏检测方法，既是提升败血症早期精准治疗效率的现实需求，也是落实抗菌药物规范管理的重要方向，而SERS提供了实现这一目标的可行技术基础。基于此背景，本研究提出一种基于表面增强拉曼散射（SERS）的通用型快速药敏检测策略SERS-Uni-AST（图1），通过对革兰染色后的阳性血培养分离菌进行样本预处理（1小时）、抗生素孵育（3小时）及SERS检测与生物标志物比值分析（1小时），从而在无需预先完成菌种鉴定的前提下快速判断细菌的药物敏感性。相较于传统流程仍需经历平板传代、MALDI-TOFMS菌种鉴定和自动化药敏检测的多步骤耗时过程，该方法可将结果报告时间压缩至约5小时，为败血症等危重感染的早期精准用药提供更及时的实验依据。

图1  SERS-Uni-AST与常规抗菌药物敏感性试验流程的时间轴比较。

研究已在革兰氏阳性球菌和革兰氏阴性杆菌中完成验证。图2和图3显示，在完整临床验证队列中，革兰氏阳球菌可通过730 cm⁻¹处的信号比值r730进行判别，革兰氏阴性杆菌可通过724 cm⁻¹处的信号比值r724进行判别。抗生素作用后，敏感菌的生物标志物信号明显下降，耐药菌的rBM则多接近1，且这种差异在多种抗生素和多个测试浓度下均表现为稳定的群体分离趋势。随着药物浓度升高，敏感菌的rBM进一步降低，而耐药菌变化较小，说明该指标能够同时反映药物敏感性和一定的剂量响应关系。在此基础上，图4进一步对不同rBM阈值下的分类一致率进行比较，结果显示当阈值位于0.4至0.6范围内时，多数组合均可保持较高且稳定的判读性能，因此最终选取0.5作为通用判定阈值。由此可见，SERS生物标志物比值不仅能够在群体层面有效区分敏感与耐药，还可进一步转化为统一且具有推广性的快速判读标准，为建立尽可能不依赖具体菌种的药敏检测策略提供了关键支撑。

图2  抗生素处理后革兰氏阳性球菌SERS生物标志物比值r730的分布。小提琴图展示革兰氏阳性球菌在氧西林、氨苄西林、万古霉素和左氧氟沙星不同测试浓度下的r730分布。r730定义为抗生素处理样本与其配对未处理对照在730 cm⁻¹处的SERS信号强度比。样本按VITEK 2参考结果标注为敏感或耐药，小提琴宽度表示数据密度，并叠加单个样本点。

图3  抗生素处理后革兰氏阴性杆菌SERS生物标志物比值r724的分布。小提琴图展示革兰氏阴性杆菌在头孢噻肟、头孢他啶、亚胺培南和左氧氟沙星不同测试浓度下的r724分布。r724定义为抗生素处理样本与其配对未处理对照在724 cm⁻¹处的SERS信号强度比。样本按VITEK 2参考结果标注为敏感或耐药，小提琴宽度表示数据密度，并叠加单个样本点。

图4  不同rBM判定阈值下SERS-Uni-AST分类一致率的比较及通用阈值评估。A至H展示8组菌群与抗生素组合在不同rBM判定阈值rBM下的分类一致率RA，不同曲线对应不同抗生素测试浓度，灰色阴影表示rBM=0.4至0.6的阈值区间；I为革兰氏阳性球菌和革兰氏阴性杆菌的加权平均一致率汇总，用于确定rBM*=0.5作为通用判定阈值。

总体而言，这项研究提出了一种具有明显创新性的快速药敏新范式，即以SERS检测细菌在抗生素作用下的代谢响应，绕过传统“先鉴定菌种、后做药敏”的路径，在不依赖预先菌种鉴定的前提下，以统一阈值完成表型判读，并在43种细菌、7种临床相关抗生素中实现了5小时内出结果和92%的分类一致率，显示出较好的临床应用潜力。但其结论仍应谨慎理解，因为本研究的验证对象限定为单菌性血流感染，混合感染样本在流程中被排除，且不同药物与菌种之间仍存在性能波动，尤其在部分药物组合及铜绿假单胞菌、不动杆菌等菌种上，通用策略的稳定性仍受生物学特性和技术条件限制。因此，未来的发展方向应是进一步优化孵育与检测流程，扩展和强化生物标志物体系，提高对复杂菌种和复杂临床场景的适应性，并在更广泛的真实临床环境中推进标准化验证，从而推动其由概念验证走向更可靠的临床转化。

原文链接：https://doi.org/10.1021/acs.analchem.5c04833