基于阻抗快速药敏检测技术(iFAST)在肠杆菌尿路感染中的临床应用研究

推荐：本研究针对尿路感染(UTI)抗生素处方缺乏快速药敏指导的临床痛点，开发了基于单细胞阻抗流式技术(iFAST)的快速药敏检测方法。研究人员通过58株大肠杆菌和肺炎克雷伯菌对8种UTI常用抗生素的测试，在5小时内实现与金标准肉汤微量稀释法(BMD)100%一致性。该技术突破传统AST需40-72小时的局限，为精准抗感染治疗提供新工具。

　　

尿路感染(UTI)是全球最常见的细菌感染之一，每年病例超过4亿。由于传统抗菌药物敏感性试验(AST)需要40-72小时才能获得结果，临床往往依赖经验性用药，导致抗生素滥用和治疗失败风险。尤其令人担忧的是，英国近半数大肠杆菌菌血症源自UTI，而抗菌药物耐药(AMR)正成为全球疾病负担的重要推手。现有快速AST技术或依赖昂贵光学设备，或需特定荧光染料，制约了临床普及应用。

英国南安普顿大学医院(University Hospital of Southampton)的研究团队开发了一种基于单细胞阻抗流式技术(iFAST)的创新解决方案。这项发表在《Journal of Infection》的研究显示，该技术可在5小时内完成对肠杆菌尿路病原体的准确药敏检测，与金标准方法一致性达100%，将检测时间缩短了35小时以上。

研究采用阻抗流式细胞术检测单细胞电学特性变化，通过微流控芯片在5MHz和40MHz双频下测量2万多个细菌细胞。主要技术路线包括：1)使用58株临床分离株建立标准化流程；2)基于EUCAST断点浓度进行2小时抗生素暴露；3)通过细胞计数、直径和相位等7项电学指标评估药敏性；4)临床尿液样本验证；5)全基因组测序分析耐药机制。

【Developing the iFAST laboratory workflow】

研究团队首先优化实验流程，选择8种UTI常用抗生素建立检测面板。通过微流控芯片测量暴露2小时后细菌的电学特性变化，发现敏感菌株在细胞计数、直径和相位等指标上均呈现特征性改变。

【Susceptible vs Resistant metrics】

采用受试者工作特征(ROC)曲线分析7项电学指标，发现细胞计数百分比指标对8种抗生素均能实现100%敏感性和特异性区分。仅对MIC处于断点浓度±1个稀释度的菌株存在分类困难，这与BMD方法固有的2倍变异特性相符。

【iFAST clinical workflow evaluation】

在10例临床尿液样本验证中，74/80测试结果与常规药敏结果一致。不匹配案例主要涉及亚MIC浓度菌株和细胞计数低的样本，通过电子MIC(eMIC)复测可提高准确性。

【Electrical MIC (eMIC)】

通过多浓度梯度测试发现，亚抑菌浓度下即可检测到细菌电学特性改变。β-内酰胺类和氟喹诺酮类引起细胞直径增大，氨基糖苷类主要降低细胞计数，这些特征性变化为理解抗生素作用机制提供了新视角。

该研究证实iFAST技术具有三大突破性优势：首先，仅需标准实验室耗材，无需昂贵染料或复杂光学系统；其次，通过多参数电学特征分析，比传统生长抑制法提供更丰富的生物学信息；最重要的是，将AST检测时间从40-72小时缩短至5小时，使"当日诊断-当日治疗"成为可能。研究人员指出，该技术特别适合临床微生物实验室整合，其自动化潜力可进一步减少人工操作时间。未来研究将扩大样本量，优化对混合感染和特殊耐药表型的检测能力，为抗微生物药物管理提供强有力的技术支撑。