Test rapidi di sensibilità antimicrobica mediante imaging Raman scattering stimolato dell'incorporazione del deuterio in un singolo batterio

Meng Zhang; Mohamed N. Seleem; Ji-Xin Cheng

doi:10.3791/62398

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Articolo metodologico

Test rapidi di sensibilità antimicrobica mediante imaging Raman scattering stimolato dell'incorporazione del deuterio in un singolo batterio

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DOI:

10.3791/62398

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14 febbraio 2022

Meng Zhang¹^,² , Mohamed N. Seleem³ , Ji-Xin Cheng¹^,²^,⁴^,⁵

¹Department of Electrical and Computer Engineering, Boston University, ²Boston University Photonics Center, Boston University, ³Department of Biomedical Sciences and Pathobiology, Virginia-Maryland College of Veterinary Medicine, Virginia Polytechnic Institute and State University, ⁴Department of Biomedical Engineering, Boston University, ⁵Department of Chemistry, Boston University

In questo articolo

Sommario

Questo protocollo presenta test rapidi di suscettibilità antimicrobica (AST) entro 2,5 ore mediante imaging Raman scattering stimolato da singole cellule del metabolismo di D₂O. Questo metodo si applica ai batteri nelle urine o nell'ambiente del sangue intero, che è trasformativo per l'AST fenotipico a singola cellula rapida nella clinica.

Abstract

Per rallentare e prevenire la diffusione di infezioni resistenti agli antimicrobici, è urgente determinare quantitativamente gli effetti antimicrobici sugli agenti patogeni. In genere ci vogliono giorni per completare l'AST con metodi convenzionali basati sulla cultura a lungo termine e non funzionano direttamente per i campioni clinici. Qui, riportiamo un rapido metodo AST abilitato dall'imaging di scattering Raman stimolato (SRS) dell'incorporazione metabolica dell'ossido di deuterio (D₂O). L'incorporazione metabolica di D₂O nella biomassa e l'inibizione dell'attività metabolica in seguito all'esposizione agli antibiotici a livello di singolo batterio sono monitorate mediante imaging SRS. La concentrazione di inattivazione del metabolismo a singola cellula (SC-MIC) dei batteri dopo l'esposizione agli antibiotici può essere ottenuta dopo un totale di 2,5 ore di preparazione e rilevamento del campione. Inoltre, questo rapido metodo AST è direttamente applicabile a campioni batterici in ambienti biologici complessi, come l'urina o il sangue intero. L'imaging metabolico SRS dell'incorporazione del deuterio è trasformativo per l'AST fenotipico a singola cellula rapida nella clinica.

Introduzione

La resistenza antimicrobica (AMR) è una crescente minaccia globale per il trattamento efficace delle malattie infettive¹. Si prevede che la resistenza antimicrobica causerà ulteriori 10 milioni di morti all'anno e una perdita di PIL globale di 100 trilioni di dollari entro il 2050 se non verrà intrapresa alcuna azione per combattere i batteri resistenti agli antibiotici ^1,2. Ciò sottolinea l'urgente necessità di metodi diagnostici rapidi e innovativi per i test di sensibilità agli antibiotici (AST) dei batteri infettivi per rallentare la comparsa di batteri resistenti agli antibiotici e....