临床微生物快速药敏检测技术分析仪临床应用

自2015年以来，每年11月的第三周，是世界卫生组织（WHO）确定的“世界提高抗生素认识周”，国家卫生健康委医政司医管局每年开展“提高抗微生物药物认识周”活动，通过广泛宣传抗生素合理使用提高公众对微生物耐药的危机意识。对于合理用药，抗生素敏感性测试相关的检测手段和设备是必不可少的一环，相比现在的18-24h药敏检测技术，鑫科生物一款2小时获得药敏检测结果的个体细胞技术快速药敏分析仪有望在2022年正式进入市场。

一、快速药敏检测的研究背景和发展状况

随着质谱和分子技术的发展，微生物的鉴定时间已经大大缩短，甚至已经从天或者数小时缩减到1小时以内。相应的，临床对快速药敏结果的需求更加强烈。传统的药敏试验方法依赖于光密度测量，需要长时间的培养。缓慢的药敏报告，限制了临床抗生素的合理应用，不合适的经验性治疗更加剧了多重耐药菌的泛滥。因此急需要更快速的抗生素敏感性测试手段，有效降低抗生素耐药性，提高临床治疗效果。

当前，在学术界有多种快速药敏检测的探索和尝试，大致可分为以下类型：（1）检测在抗生素作用下微生物死亡的比例，常见方法有流式细胞仪检测，特异性染色等；（2）通过对代谢底物或代谢产物检测，表征微生物生长状况，报告药敏试验结果；如Patrice Nordmann等，以pH显色传感器检测葡萄糖代谢产酸建立快速药敏检测系统可实现2小时内检测肠杆菌对多粘菌素的耐药性[1]，类似的还有重水培养-拉曼光谱检测的快速药敏系统；荧光培养底物积累检测的快速药敏系统等；（3）通过相差显微镜/荧光显微镜观察抗生素作用下微生物生长情况，如在Kelly Flentie等人建立的快速药敏检测系统中，通过对微生物表面进行荧光标记—96孔板微孔板读孔装置检测，可实现5小时内取得药敏结果[2]；有研究显示，通过显微镜可直接观察微流控芯片捕获富集尿样本中的微生物生长速率差异，实现更短（30分钟内）报告药敏结果等等。还有非常多的将新技术用于这个领域以求实现更快报告药敏结果的尝试，如激光散射技术，纳米电化学传感器，共振压电介质等等[3]。

但是这些技术和当前广泛应用的药敏解释标准之间还是有着很大的差距，临床应用的广度和深度还是有待探讨。

2018年11月EUCAST发布了血培养阳性瓶K-B法直接快速AST的新折点标准，为临床微生物实验室快速AST的标准化操作和结果解释提供了重要依据。

从阳性血培养瓶中提取100-150µl菌液，直接接种培养平板（MH，MH-F），缩短孵育时间到4、6和8小时，针对7种临床常见菌（大肠、肺克、铜绿、金葡、肺链、屎/粪肠球菌、鲍曼不动）进行了新解释标准的探索并发布了不同孵育时间的解释标准，例如，大肠埃希菌的4、6、8小时快速药敏的折点标准。

E. coli rapid AST breakpoint

这个方法需要对药敏解释标准进行重新的评估和制定，因此当前主要针对几种临床常见致病菌可测试。

而在快速药敏商品化检测领域，国内外一些公司已经发布了一些新的检测方法和设备，比如Accelerate Diagnostics公司Pheno system，采用表型法/核酸标记+显微放大在2-7小时内获得MIC；FIRST LIGHT公司的The MultiPath™分析仪，采用非表型法/拉曼光谱+重水标记获得药敏的判断。

在国内领先的微生物诊断设备公司山东鑫科生物也在快速药敏检测方面做了大量的研发创新工作，研发了细胞个体计数药敏分析仪，基于经典的微量肉汤稀释法，能够在2小时内获得肠杆菌和非发酵阴性杆菌药敏结果，药敏分析仪已经完成临床测试，进入到上市注册阶段。

二、细胞个体计数快速药敏分析仪检测原理

鑫科生物自主研发的细胞个体计数快速药敏分析仪，通过微观视角，观察单个微生物细胞在抗生素作用下的生长、繁殖、代谢的情况，来反映微生物和抗生素之间的耐受关系，是一种创新的方法学，并且具有快速准确的特点。

预制48孔全定量药敏板，采用标准肉汤稀释法接种待测菌液，放入分析仪，仪器孵育2小时后，探针自动吸取菌液，通过电阻抗细胞计数法进行细胞个体计数及形态分析，生成脉冲信号（见图1）；设备对脉冲信号进行计算得出细胞数量，软件通过数据库比对和智能模型分析报告MIC数值（见图2）。

使用个体细胞计数法，在菌株接种药敏板孵育2小时后检测标准菌株ATCC25922对庆大霉素的MIC值是0.25，和肉汤稀释法MIC质控范围是0.25-1一致。

三、个体细胞计数快速药敏分析系统临床测试数据

在两大顶级三甲医院的性能评估实验中，收集了大肠埃希菌、肺炎克雷伯、奇异变形、铜绿假单胞等15种临床常见阴性杆菌，总共测试了366株。两家三甲医院的测试结果见表1和表2。

从两家医院的数据来看，个体细胞计数药敏方法与参比产品有较好的符合率,一致性达到CLSI M52的要求，EA or CA≥90%，VME和ME＜3%；同时此方法基于经典的药敏解释标准，对临床占比较大的肠道杆菌具有很好的应用前景。

四、细胞个体计数快速药敏的应用前景

XK FORMULA个体细胞计数快速药敏分析仪以微量肉汤稀释法为基础，遵循当前常用的药敏解释标准EUCAST和CLSI标准，对临床使用习惯兼容性高；联合MALDI-TOF MS使用可以实现2小时内完成快速鉴定+药敏临床报告，在血标本和尿标本的药敏检测方面具有更好的应用前景。

1. 快速药敏检测对单纯性尿路感染病人用药的改善：尿路感染的诊断和处理通常需要48小时后才能获得抗生素敏感性试验（AST）的结果。由于检测结果不及时，临床治疗多采用经验用药。广谱抗生素的使用，增加了新的感染风险；若选择了无效的抗生素，导致感染恶化，造成患者的痛苦和更多医疗费用。因此，缩短AST结果的时间是提高诊疗效果的一个重要因素，尤其是多重耐药菌导致的尿路感染。

对于多数单纯性尿路感染的病人，尿液直接培养时间为18小时,采用XK FORMULA个体细胞计数快速药敏分析仪，可在2小时内得到精确药敏试验结果，因此可实现20小时内发出尿液药敏报告。更快的精准UTI ID/AST可以让临床医生更快地让患者接受正确的靶向治疗，从而改善患者的预后和抗菌药物敏感性。

2. 细胞个体计数快速药敏在血培养阳性标本中的应用：研究显示，血流感染患者，发生休克后，有效抗生素的使用每延迟1小时，患者存活率下降7.6%，死亡率显著上升。对于严重血流感染，抗生素测试结果的时效性以分钟计量，尽快得到药敏报告，从经验性治疗转为精准治疗尤为重要。根据数据统计，接近80%血培养阳性结果出现在24小时以内[5]，如果进行常规的药敏，需进行划线转种，平均生长时间18小时，再8-24小时才能得到结果，总体时间为50-66小时；而应用个体细胞计数药敏分析仪，可以进行直接或者常规培养后的药敏检测，药敏测试时间只需2小时，总体时间缩短至26-44小时。而对于血培养中占比高达52%的肠杆菌，其平均报阳时间才16小时[5]，应用个体细胞计数快速药敏分析仪对重症科室占比较大的肠道杆菌如肺克、大肠进行快速药敏分析，使TAT时间减到18-36小时，有助于早期从经验用药转变为精准用药，提高抗生素使用的准确性。

XK FORMULA个体细胞计数快速药敏分析仪及配套试剂的开发得到了国内外专家的大力支持。此设备将大幅缩短临床药敏报告时间，有效提高我国感染性疾病诊疗水平，为合理使用抗生素，加强抗生素管控，遏制抗生素耐药做出贡献。

山东鑫科生物科技股份有限公司 供稿

参考文献

Smith KP, Richmond DL, Brennan-Krohn T,et al.Development of MAST: a microscopy-based antimicrobial susceptibility testing platform. SLAS Technol. 22, 662-674 (2017).

Nordman P, Jayol A,Poirel L. Rapid detection of polymyxin resistance in enterobacteriaceae. Emerg. Infect. Dis. 22, 1038-1043 (2016).

van Belkum A, Burnham CAD, Rossen JWA, et al. Innovative and rapid antimicrobial susceptibility testing systems. Nat Rev Microbiol 18, 299-311 (2020).

李杰芬, 储从家, 李雪梅, 等. 血培养阳性仪器报警时间分析. 实验与检验医学, 2020 (38): 4.

张嫘, 董爱英, 黄军祉, 等. 血培养报阳时间对临床病原菌的预测价值及临床意义. 华北理工大学学报 (医学版), 2019, (21): 6.