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传统微生物诊断方法(如镜检、培养、药敏试验和血清学)在对抗生素耐药性日益严峻的挑战中仍发挥关键作用,与自动化技术及分子检测(如PCR、全基因组测序)结合可提升效率和准确性。英国微生物学标准为实验室操作提供系统指导,多技术联用成为现代诊断趋势。
约书亚·弗雷泽·泰勒 | 彼得·A·莱利
约书亚·弗雷泽·泰勒(Joshua Fraser Taylor)拥有理学硕士学位,是英国伦敦西南部病理学领域的临床微生物学家,就职于圣乔治大学医院NHS基金会信托机构(St George's University Hospitals NHS Foundation Trust)。目前未声明任何利益冲突。
摘要
随着抗生素耐药性的不断增加,对感染患者进行微生物学检测变得十分必要。尽管分子诊断技术取得了快速进展,但传统的显微镜检查、培养和血清学方法在传染病诊断中仍起着重要作用。差异培养基的发展以及自动化鉴定、药敏测试和血清学诊断技术的引入提高了检测效率。如今,许多样本会结合使用这些传统技术与新型分子方法进行分析。
引言
随着分子技术(包括全基因组测序)成本的降低和普及程度提高,诊断医学微生物学正在经历快速变革。小型实验室合并为大型实验室,从而实现了规模经济。这推动了自动化技术的应用,一些大型实验室现已能够为常见样本类型提供全天候(24小时/7天)的核心检测服务。
然而,大多数诊断工作仍依赖于显微镜检查、培养、抗菌药敏测试和血清学等传统技术——这些方法效率较高且相对经济实惠,有时能提供比分子方法更丰富的信息。本文将概述显微镜检查、培养、抗菌药敏测试、血清学和抗原检测技术的应用,并通过实例说明这些方法的组合使用方式。
检测方法简介
微生物学检测的重要性
从微生物学角度确认感染诊断具有重要意义,尤其是为了制定最佳治疗方案。日益严重的抗生素耐药性问题凸显了微生物学检测的必要性,它能提供有用的治疗和预后信息,从而惠及患者及其他人群。此外,这些检测还有助于流行病学研究、感染预防与控制,以及抗生素耐药性的监测。
检测方法种类
诊断实验室可以对细菌、病毒、真菌和寄生虫样本进行分析。目前已开发出多种检测技术,但某些技术仅适用于特定病原体。
通常会结合使用多种检测方法;越来越多的检测过程实现了自动化,或采用了聚合酶链反应(PCR)等分子技术。部分方法可在几分钟或几小时内得出结果,而有些则需要较长时间。
显微镜检查
在检测过程中,会使用多种显微镜技术——既可以直接观察样本,也可以在微生物培养后对其进行观察。
培养
细菌和真菌可通过接种到半固体培养基或液体培养基中进行培养,这两种培养基都含有微生物生长所需的营养物质。一些高效实验室使用自动化机器人完成样本接种和培养板转运至培养箱的操作。
虽然培养方法耗时较多,但已开发出半自动化流程。例如,Mast Uri系统(英国Bootle公司)能够将尿液样本自动接种到96孔培养板中。
培养条件
接种后,样本需在适宜的温度和环境下培养以促进微生物生长。具体条件取决于所检测的病原体类型:大多数初次接种的样本需在37°C、富含二氧化碳的环境中培养至少48小时;厌氧菌则需要无氧培养箱。弯曲杆菌(Campylobacter)则需要微需氧环境和42°C的温度。
病毒分离
病毒属于专性细胞内病原体,无法在无细胞培养基上生长,需通过细胞培养进行分离。不过多数实验室更倾向于使用分子检测方法,因为这些方法更为快速且经济。
鉴定
当微生物在培养基中生长后,需对其进行鉴定。在大型自动化实验室中,生物医学科学家可通过图像观察培养板,进而指导后续操作(见图4)。培养板会自动传输至实验室相应区域进行下一步分析。
传统上,鉴定细菌培养的第一步是对革兰氏染色涂片进行明场显微镜观察。
抗菌药敏测试
通过分离病原体可进行抗菌药敏测试。鉴于抗生素耐药性的普遍性,这一检测步骤日益重要,它能提供针对患者的个性化治疗信息以及当地和全国范围内的耐药率数据,对抗菌药物管理至关重要。现有多种药敏检测方法可供选择。
血清学
血清学技术用于检测血清及其他体液中的抗体或抗原。大多数检测方法属于酶联免疫吸附测定(EIA)类型,可实现自动化操作。4 EIA的核心是识别特定抗原的抗体(患者样本中的目标抗原或用于捕获目标抗体的试剂抗体)。检测的具体形式取决于目标抗原和抗体的性质。抗原检测
某些样本(如血清)中的微生物抗原可直接被检测到。例如,乙型肝炎和HIV的检测就采用了类似妊娠试纸的侧向流动免疫层析技术。这类检测的优点是速度快,适用于现场检测。值得注意的是,侧向流动检测技术正在家庭、学校和工作场所得到广泛应用。