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Highlighting JAPAN

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科学技术

克服多重抗药性细菌的研究

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  “抗药性细菌”是抗生素无法控制的细菌,目前成为许多国家在临床医疗上一个大问题。东京大学与大阪大学的共同研究团队,开发出利用微细加工技术在短时间内析出这一抗药性细菌的方法。这次,山田真记走访了研究团队的中心成员、东京大学研究生院讲师饭野亮太博士。




手持微型流路电子组件的东京大学研究生院讲师饭野亮太博士(山田真记 摄影)
  近几年,由于抗生素等药剂无法治疗的抗药性细菌,特别是对两种以上药剂具有抗药性的“多重抗药性细菌”引起的感染症在医院里传播,并不断地发生了威胁住院患者生命的事例。

  “在健康人的情况下,即使多重抗药性细菌侵入体内,也并非立刻引起病变”东京大学研究生院工学研究系讲师饭野亮太博士说。“但是,癌症患者等免疫力低下的人群,就容易患上因多重抗药性细菌而导致的感染症,一旦患上感染症,又缺少有效的抗生素,所以最终导致病人死亡的事例不占少数。”

  为了防止多重抗药性细菌引起的感染症恶化,以及感染症患者人数增多,首先要及时对住院患者进行血液检查,确定细菌的种类,进而对患者进行隔离及药物投放等适当处理。由于是关系到人命的问题上,在短时间内确诊及治疗是其关键。为了确定细菌的种类,传统的方法是将细菌放入琼脂培养基(在培养液中加入1-3%的琼脂,使之固化的培养基),使细菌繁殖,从而判断细菌的种类。但这一方法的最大缺陷是检测细菌种类需要花费18个小时。以饭野博士为中心的研究团队,去年研发出2-3小时就能检测多重抗药性细菌之一的“多重抗药性绿脓菌”(MDRP)的套装试用品。MDRP是一种对3种抗生素都具有抗药性的细菌,是近几年日本国内外因院内感染而死亡的一大原因。这一技术的关键在于,利用微细加工技术制成的 “微型流路电子组件”装置。

  “我们发明的微型流路电子组件,可以在微米单位的非常狭小的空间内培养细菌,从而能够准确且在短时间内测出MDRP”饭野博士说。“从市场规模来看,迅速检测MDRP等多重抗药性细菌的套装仅在日本国内就有290亿日元。现在,我们的研究已经进入检测其他多重抗药性细菌,以及批量生产套装的阶段。”


检测单体细菌的电子组件
抗药剂活性

  并且,在饭野博士们的研究团队中,研究对于细菌获得多重抗药性的重要原因之一,即细菌的“抗药剂活性”的迅速检测方法也取得了很大进展。所谓细菌的“抗药剂活性”,是指细菌将药剂从细胞内排出的现象。

  迄今为止,在判断细菌是否具有“抗药剂活性”时,使用在琼脂培养基中培养细菌的方法需要花费15个小时以上,如果利用研究团队开发的方法,那么仅用15分钟便可以判断。这一方法也灵活运用了微细加工技术。具体地说,就是用“单个细胞抗药性检测电子组件”。检测电子组件是排列着无数直径为10微米(1微米为100万分之1米)微小洞孔的板子。将含有无数细菌的溶液滴入板子上,细菌就会被“隔离”在一个一个微小的孔内。在这些细菌的单个细胞中再加入一种化合物,该化合物进入细菌内部后被分解并释放荧光色。于是,没有“抗药剂活性”的细菌会发光15分钟左右,而具有“抗药剂活性”的细菌,也就是具有多重抗药性的细菌则不会发光。由于使用检测电子组件可以检测每一个细菌,因此可以准确检测出具有“抗药剂活性”的细菌。

  “利用这一方法,不仅能够判断细菌是否具有抗药剂活性,还可以回收具有抗药剂活性的单体细菌,这样就可以对抗药剂活性的原因、遗传基因进行分析。如果能够成功分析遗传基因的话,也将为研发多重抗药性细菌引起的感染症治疗药物铺平道路”,饭野博士说。

  目前,欧美也在进行同样的研究,但还未找到能够如此迅速地检测细胞“抗药剂活性”的方法。

  今年9月,研究团队已经将这一方法申请国际专利。今后会进一步进行实用化的改良,目标是几年之内,在医疗机构院内感染及治疗中发挥作用。


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