Helicobacter pylori (H. pylori), das Bakterium, das beim Menschen Gastritis, Magengeschwüre und Magenkrebs verursachen kann, infiziert etwa die Hälfte der Weltbevölkerung. Es ist wichtig, die Infektion schnell zu erkennen und die richtige Kombination sensitiver Antibiotika auszuwählen. Derzeitige Werkzeuge sind jedoch begrenzt, hauptsächlich weil H. pylori langsam wächst und schwer zu kultivieren ist.
Forscher des Qingdao Institute of Bioenergy and Bioprocess Technology (QIBEBT) der Chinesischen Akademie der Wissenschaften (CAS) und ihre Mitarbeiter am State Key Laboratory of Infectious Disease Prevention and Control, National Institute for Communicable Disease Control and Prevention (ICDC) of China CDC und das Stadtkrankenhaus von Qingdao haben ein medizinisches Instrument mit dem Namen Clinical Antimicrobial Susceptibility Test Ramanometry for Helicobacter pylori (CAST-R-HP) entwickelt, das als leistungsstarkes neues Instrument bei der Diagnose und Behandlung von H. pylori-Infektionen vielversprechend ist.
Ihre Ergebnisse wurden am 18. Juni in der Zeitschrift veröffentlicht Klinische Chemie.
Im Kampf gegen H. pylori benötigen Forscher und Angehörige der Gesundheitsberufe Werkzeuge, die schnell, zuverlässig und empfindlich für die Identifizierung von Krankheitserregern und antimikrobielle Empfindlichkeitstests sind, zusammen mit genomweiten Mutationsprofilen, die die Resistenzmechanismen der Bakterien aufdecken.
Aktuelle Verfahren zum Nachweis von H. pylori und zur Identifizierung sensitiver Antibiotika für die Eradikationstherapie sind Bakterienkulturen und Arzneimittelsensitivitätstests basierend auf endoskopischen Magenschleimhautproben.
„Der derzeitige kulturbasierte antimikrobielle Empfindlichkeitstest ist zu langsam und erfordert eine Bearbeitungszeit von mindestens einer Woche“, sagte Prof. Zhang Jianzhong vom State Key Laboratory of Infectious Disease Prevention and Control, ICDC of China CDC, ein leitender Autor des lernen.
Das Team hat einen Ansatz entwickelt, der eine schnelle Identifizierung von Krankheitserregern, antimikrobielle Empfindlichkeitstests auf der Grundlage von Stoffwechselhemmungen und eine hochwertige Einzelzell-Gesamtgenomsequenzierung zur Aufdeckung antimikrobieller Resistenzmechanismen durchführt. Ihr Ansatz bietet eine Genauigkeit von mehr als 98 Prozent und ist erfolgreich bei der präzisen Ein-Zell-Auflösung, die direkt aus Biopsieproben arbeitet.
Die Kerntechnologien D2O-sondierte Ramanometrie und Raman-aktivierte Zellsortierung und -sequenzierung (RACS-Seq) sind in das CAST-R-HP-Instrument integriert.
„Die Kulturunabhängigkeit, Geschwindigkeit, hohe Auflösung und umfassende Informationsausgabe legen nahe, dass CAST-R-HP ein leistungsstarkes Werkzeug für die Diagnose und Behandlung von H.-pylori-Infektionen ist, jetzt mit Einzelzellpräzision“, sagte Xu Jian, ein weiterer leitender Autor von die Studie und Direktor des Single-Cell Center bei QIBEBT.
Mit Blick auf die zukünftige Forschung wird das Team Möglichkeiten zur weiteren Beschleunigung des CAST-R-HP untersuchen, beispielsweise durch die Entwicklung eines Mikrofluidik-basierten Chips zur Anreicherung der Spurenzahl von Zellen direkt aus dem mit H. pylori infizierten Biopsiegewebe. Diese Chipentwicklung könnte die Durchlaufzeit des auf metabolischer Hemmung basierenden antimikrobiellen Empfindlichkeitstests von etwa drei Tagen auf weniger als 24 Stunden weiter verkürzen.
„Unser nächster Schritt wäre die vollständige Bewertung des Nutzens des Arbeitsablaufs für alle Erstlinien- und Zweitlinien-Antibiotika, die zur Behandlung von H.-pylori-Infektionen verwendet werden“, sagte Liu Min vom Single-Cell Center bei QIBEBT Erstautor der Abhandlung.
Das CAST-R-HP des Teams könnte auch zur Kartierung der H. pylori-Heterogenität auf Genomebene verwendet werden. „Indem CAST-R-HP Identifizierung, Arzneimittelempfindlichkeitstests und gesamtgenombasierte Quellenverfolgung mit Einzelzellauflösung ermöglicht, sollte es nicht nur die präzise Antibiotikaverabreichung bei H.-pylori-Infektionen erleichtern, sondern auch das Risiko einer Arzneimittelresistenz in der allgemeine menschliche Bevölkerung“, fügte Xu Jian hinzu.
Min Liu et al, Single-Cell Identification, Drug Susceptibility Test, and Whole-Genome Sequencing of Helicobacter pylori Direct from Magen Biopsy by Clinical Antimicrobial Susceptibility Test Ramanometry, Klinische Chemie (2022). DOI: 10.1093/clinchem/hvac082