耐甲氧西林菌株 金黄色葡萄球菌 已被认为是导致原发性感染和医院内暴发的重要因素 4-8常见的耐甲氧西林检测方法,如纸片扩散法、苯唑西林琼脂筛选试验或肉汤微量稀释法,均依赖特定的培养条件以增强耐药性的表达。这些条件的调整包括使用苯唑西林、在30或35 °C而非37 °C下孵育,以及在培养基中添加氯化钠。此外,为确保这些技术的准确检出,需要24小时的较长孵育时间,而非通常的16至18小时。具有适当准确性的快速检测技术>96%)的敏感性水平用于鉴定耐甲氧西林耐药性,包括自动化微量稀释技术,例如 Vitek GPS-SA 卡、Rapid ATB Staph 系统和 Rapid Microscan Panel 系统,这些方法在 3–11 小时内出具结果 9-11. 晶体MRSA鉴定系统是一种基于识别生长情况的快速方法 S. aureus 在含2% NaCl和每升4 mg苯唑西林的条件下,使用氧敏感型荧光传感器进行检测。据称,在培养4小时后,敏感性范围为91%至100% 12-14这些表型方法在准确性上受到普遍存在的、具有异质性耐药特性的菌株的影响,因此,目前公认最可靠的检测甲氧西林耐药性的方法是针对mecA基因的PCR或DNA杂交技术。 15然而,该技术需要纯化的DNA,且对多种混合物(杂质)极为敏感,其中包括细胞碎片16.
此外,这些技术需要较长的时间才能完成。针对mecA基因产物PBP 2a蛋白的检测策略可用于判定耐药性,与标准检测方法相比可能更为可靠17。
先前的研究表明,噬菌体12600可作为识别包括耐甲氧西林菌株在内的Staphylococcus aureus菌株的识别探针1,2,18。在本研究中,我们提出了一种用于特异性识别和检测耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(MRSA)的新技术,能够实现实时识别细菌并确认其是否为MRSA。为此,我们联合使用了一种宿主谱广泛的S. aureus噬菌体与针对PBP 2a蛋白的单克隆抗体。PBP 2a是一种细胞壁蛋白,是MRSA产生抗生素耐药性的原因。然而,PBP 2a抗体并不特异于S. aureus,因为其他一些细菌也含有与PBP 2a序列相似的抗生素结合蛋白19,20。因此,在本研究中,我们同时采用了S. aureus噬菌体和抗PBP 2a蛋白的抗体。为了构建能够特异性检测和鉴定MRSA的生物传感器,我们采用了一种具有两步作用机制的装置。第一步使用S. aureus噬菌体单分子层作为传感探针,第二步则使用针对PBP 2a的特异性抗体。因此,第一步可识别S. aureus细菌,而第二步则对抗生素结合蛋白具有敏感性。当两个步骤均产生阳性信号时,即可确认为MRSA的特异性检测。
本实验的总体目标是利用特别筛选的抗修饰型裂解性噬菌体,区分耐甲氧西林或耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(MRSA)与对甲氧西林敏感或甲氧西林敏感型金黄色葡萄球菌(MSSA)菌株。当细菌附着于裂解性噬菌体的长而柔韧的尾部时,附着细胞与传感器表面之间的距离大于石英晶体微天平(QCM)声波的穿透深度,因此不会产生结合事件的信号。
用球形体替代完整的噬菌体后,可获得具有短尾的完全功能性噬菌体,这些噬菌体能够结合细菌,并处于石英晶体微天平(QCM)声波的穿透深度范围内。因此,当噬菌体固醇沉积在A-Q-C-M-D晶体表面并暴露于混合细菌悬液时,它们会选择性结合金黄色葡萄球菌的MRSA和MSSA菌株,而不结合其他细菌,从而将金黄色葡萄球菌与其他细菌在晶体表面分离开。最后,当加入针对MRSA特异性PPP2A抗体结合的磁珠后,若存在MRSA菌株的金黄色葡萄球菌,即可产生检测信号。该技术相较于PCR等现有方法的主要优势在于:无需进行DNA提取,且不受经验性因素影响。
尽管该方法可为耳葡萄球菌的筛选和消毒提供参考,也可应用于其他耐抗生素细菌的研究。该方法的可视化演示至关重要,因为生物传感器的制备需要精确性、准确性和耐心。首先,在氩气环境中对金编码石英片进行等离子体刻蚀处理10分钟以清洁表面,随后将石英片置于无菌操作台中经紫外光照射灭菌6小时。灭菌后,在无菌培养皿中向每片石英的金表面加入50 µL噬菌体悬液,然后将石英片置于室温下的湿盒中孵育过夜。次日早晨,回收残留的噬菌体悬液用于滴定,并用PBS缓冲液将每片结合了噬菌体的石英片清洗五次,以去除未结合的噬菌体。
为了检测固定化噬菌体在干燥表面的感染能力,首先将一株金黄色葡萄球菌的过夜培养物涂布于NZY eRate培养基上,并让其悬液自然干燥。然后将带有固定化噬菌体的一面朝下放置在培养基上的金镀膜石英片。在37摄氏度孵育12小时后,可观察到裂解圈,以评估游离噬菌体在液体中的裂解活性。
首先,在四个 300 毫升侧臂烧瓶中的每一个加入 10 毫升 NZY 培养基和 1 份金黄色葡萄球菌的过夜细菌培养物。然后,向其中两个烧瓶中加入每毫升 2 × 10⁶ PFU 的游离噬菌体。接着,通过每 30 分钟测量一次光密度,连续监测 570 分钟内每个烧瓶中金黄色葡萄球菌细胞的裂解过程,并在 24 小时时进行最终测量。
为了检测液体中结合型噬菌体的裂解活性,重复上述已演示的步骤,但在实验烧瓶中加入带有结合型噬菌体的金片,而非游离噬菌体。制备噬菌体类固醇时,首先在室温下将400 µL的噬菌体原液1 2600悬浮液与等体积的分光光度级氯仿混合至一个1 mL的小瓶中。接着,在一分钟内,以每5秒一次的频率轻轻涡旋振荡噬菌体-氯仿悬浮液5至6次。
待悬浮液稳定30秒后,收集含有类固醇悬浮液的上清部分。取数微升类固醇悬浮液转移至500微升样品瓶中,用于透射和扫描电子显微镜检测。将