快速藥敏檢測技術方法、原理、臨床轉(zhuǎn)化需求（一）
在全球公共衛(wèi)生領域，微生物耐藥問題正以嚴峻態(tài)勢威脅人類健康，成為亟待解決的重大挑戰(zhàn)。世界衛(wèi)生組織于2011年率先發(fā)出“今天不采取行動，明天就無藥可用！”的警示，呼吁全球遏制微生物耐藥；G20峰會多次將細菌耐藥問題納入議程，“世界提高抗微生物藥物認識周”歷經(jīng)十年持續(xù)宣傳，我國亦出臺多項政策舉措推進耐藥防控工作。當前，全球已就微生物耐藥的嚴重性與應對緊迫性達成共識，而合理使用抗菌藥物作為防控核心，其實施高度依賴快速、精準的藥敏檢測技術支撐。
傳統(tǒng)微生物培養(yǎng)與藥敏檢測流程往往需要2～3天，部分復雜菌株檢測周期更長，這一滯后性嚴重制約臨床醫(yī)生對抗菌藥物的精準選擇，延緩患者救治進程。相關研究數(shù)據(jù)顯示，對于經(jīng)驗性抗菌藥物治療無效的感染患者，每延遲1小時使用正確藥物，其死亡率將上升10%[1]。由此可見，研發(fā)兼具快速性與準確性的藥敏檢測技術，不僅是指導臨床合理用藥、提升患者治療效果的關鍵，更是減緩微生物耐藥發(fā)展速度的重要手段。
基質(zhì)輔助激光解吸電離飛行時間質(zhì)譜（MALDITOF MS）在臨床微生物鑒定中的應用，實現(xiàn)了鑒定時間從小時級到分鐘級的突破，但藥敏檢測效率仍未得到同步提升。為縮短藥敏報告周期，研究者嘗試優(yōu)化藥敏檢測前處理環(huán)節(jié)，以替代傳統(tǒng)耗時的菌落純培養(yǎng)過程，例如采用4～6小時培養(yǎng)形成的菌膜[2]、通過短時增菌制備符合藥敏檢測要求的菌懸液[3]、利用離心富集技術直接將臨床標本中的細菌導入藥敏檢測流程[4]等。然而，這些方法僅在流程上進行局部優(yōu)化，未能從根本上突破傳統(tǒng)藥敏試驗的效率瓶頸。
為推動快速藥敏技術標準化，歐洲抗菌藥物敏感性試驗委員會（EUCAST）于2018年推出紙片法血培養(yǎng)陽性瓶直接快速藥敏試驗（RAST）方案，美國臨床實驗室標準化協(xié)會（CLSI）也在2021年發(fā)布同類方案[56]。其中，EUCAST方案可在4～8小時內(nèi)出具藥敏結(jié)果，CLSI方案則需8～10小時。但受限于技術原理，RAST方法需依賴專屬藥敏折點，目前僅適用于大腸埃希菌、肺炎克雷伯菌、銅綠假單胞菌等常見革蘭陰性桿菌，以及金黃色葡萄球菌、肺炎鏈球菌等少數(shù)革蘭陽性球菌（EUCAST已建立上述陽性球菌的RAST折點，CLSI暫未明確），難以覆蓋更多細菌種類與抗菌藥物，臨床應用范圍受限。
熒光定量聚合酶鏈式反應（qPCR）、基因芯片、全基因組測序等分子生物學技術，以及膠體金免疫層析法等免疫學技術，雖能在數(shù)分鐘至數(shù)小時內(nèi)獲得藥敏結(jié)果，但這類技術僅針對已知耐藥基因或耐藥蛋白設計檢測靶點，無法識別新型耐藥機制或非典型耐藥菌株，難以滿足臨床對廣譜藥敏檢測的需求。因此，若要開發(fā)適用于臨床常見病原菌、可覆蓋所有藥敏試驗需求，且兼顧準確性與快速性的檢測技術及設備，必須突破傳統(tǒng)技術路徑，實現(xiàn)顛覆性創(chuàng)新。
當前新型快速藥敏檢測技術的核心設計思路，是將微生物生長觀察的時間點前移——在藥敏孵育早期，微生物尚未形成肉眼可見菌落時，借助高精度設備與先進技術，捕捉微生物在數(shù)量、形態(tài)、代謝等方面的細微變化，進而判斷微生物與抗菌藥物的耐受關系。以下從四類技術方向展開詳細闡述，并重點分析丹麥Biosense微生物生長動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)oCelloScope在該領域的技術應用與核心優(yōu)勢。
一、基于微生物生長現(xiàn)象觀察的快速藥敏技術
此類技術的核心邏輯的是通過直接捕捉微生物生長過程中的數(shù)量變化與形態(tài)特征，實現(xiàn)藥敏結(jié)果的早期判斷。其關鍵技術突破在于借助高精度檢測設備，放大微生物生長的早期信號，打破傳統(tǒng)肉眼觀察的局限，大幅縮短檢測周期。
1.1電阻抗單細胞計數(shù)法
該技術以微量肉湯稀釋法為基礎，僅需2小時孵育即可通過電阻抗信號分析細菌生長狀態(tài)。其檢測原理為：在專用檢測池內(nèi)，正負電極構建穩(wěn)定電流場，自動探針將待檢菌液吸入檢測池；當細菌通過電極間的微小通道時，會導致局部電阻瞬時升高，形成脈沖信號——通過統(tǒng)計脈沖信號的數(shù)量可實現(xiàn)細菌計數(shù)，通過分析脈沖振幅的大小可評估細菌體積。結(jié)合不同藥物濃度藥敏孔的檢測結(jié)果，即可計算得出藥物的最低抑菌濃度（MIC）[7]。該技術不僅適用于純培養(yǎng)菌落的藥敏檢測，還可直接處理血培養(yǎng)陽性標本與單純性尿路感染患者的尿液標本，無需額外純化步驟，進一步拓展了臨床應用場景。
1.2單細胞形態(tài)分析技術
該技術通過高精度光學系統(tǒng)追蹤單個病原微生物細胞的形態(tài)變化，結(jié)合智能算法處理圖像數(shù)據(jù)，實現(xiàn)藥敏結(jié)果的快速判斷。其中，微流控技術與光學檢測的結(jié)合是當前主流技術路徑：通過調(diào)節(jié)微流控系統(tǒng)的流體閥，可精準控制菌液流動速度與方向，配合光學檢測模塊實現(xiàn)對單個細胞的動態(tài)追蹤，最短30分鐘即可獲得MIC值[89]；另有研究將微生物固定于含抗菌藥物的瓊脂糖凝膠中，通過顯微鏡進行動態(tài)成像，3～4小時內(nèi)可完成藥敏結(jié)果判讀[10]。
此外，Zhang等學者開發(fā)的散射成像系統(tǒng)，可直接追蹤尿液標本中單個細菌的分裂過程，通過分析細菌分裂頻率與形態(tài)變化，1小時內(nèi)即可出具藥敏結(jié)果[11]；還有研究者設計的微流控芯片單細胞藥敏檢測技術，可在2小時內(nèi)完成7種細菌混合樣本的藥敏分析，有效解決了復雜樣本中多菌株同時檢測的難題[12]。