Почему золотистый стафилококк остается одной из главных внутрибольничных инфекций
Золотистый стафилококк давно считается одной из самых проблемных бактерий для современной медицины. Именно с ним связана значительная часть тяжелых внутрибольничных инфекций, осложнений после операций и затяжных воспалительных процессов, которые могут поражать самые разные органы и ткани. По данным исследователей, на долю Staphylococcus aureus приходится до 35–48% инфекций, подтвержденных микробиологическим посевом после хирургических вмешательств. При этом лечение таких инфекций нередко осложняется рецидивами и устойчивостью бактерий к антибиотикам.
Главная проблема заключается не только в самой инфекции, но и во времени. Традиционные методы выявления стафилококка требуют от суток до двух, а иногда и больше. Для врача это критически долгий срок: за это время состояние пациента может заметно ухудшиться, особенно если речь идет о тяжелых послеоперационных осложнениях или агрессивных внутрибольничных штаммах.
Именно поэтому в Институте молекулярной биологии имени В.А. Энгельгардта РАН (ИМБ РАН) решили сделать ставку на быструю диагностику, которую можно использовать даже вне полноценной лаборатории. Российские ученые разработали метод экспресс-обнаружения золотистого стафилококка, не требующий сложного оборудования и позволяющий получить результат примерно за полтора часа.
О том, как устроена новая система и почему она может оказаться особенно важной для медицины, порталу Наука Mail рассказал кандидат биологических наук, старший научный сотрудник ИМБ РАН, лауреат государственной премии РФ для молодых ученых за достижения в области науки и техники Сергей Лапа.
Почему существующие методы диагностики стафилококка не всегда подходят
Сегодня основным стандартом молекулярной диагностики остается ПЦР. Метод считается очень точным, однако требует дорогостоящего оборудования, сложного температурного режима и подготовленного персонала. Именно поэтому такие исследования обычно выполняют только в специализированных лабораториях. Сергей Лапа объясняет, что разработка ИМБ РАН изначально создавалась как альтернатива для ситуаций, где полноценной лаборатории попросту нет.
Метод очень хорошо применим в так называемых полевых условиях, без специализированного лабораторного оборудования. Он подходит для экспедиций, для массового скрининга, для мониторинга в местах вспышек инфекций.
В отличие от ПЦР новая система работает при постоянной температуре и не требует сложного амплификатора. Фактически из оборудования нужен только компактный нагреватель для пробирок. При этом результат анализа определяется визуально по изменению цвета раствора.
Как работает новый метод выявления золотистого стафилококка
Ключевая особенность разработки связана с тем, что исследователи объединили несколько биохимических процессов в одной системе. В основе метода лежит последовательная работа нескольких ферментов в одной пробирке, благодаря чему удалось одновременно повысить и чувствительность, и специфичность анализа.
Сначала в образце запускается хеликазозависимая амплификация — технология, позволяющая получить короткие фрагменты ДНК стафилококка без циклического нагрева, как в ПЦР. Затем в той же пробирке происходит лигирование специального зонда, после чего запускается второй этап усиления сигнала — амплификация по типу катящегося кольца.
Само описание звучит сложно, но, как подчеркивают разработчики, практическое выполнение анализа остается довольно простым.
За некоторой сложностью описания стоит простота выполнения: на каждый образец всего одна пробирка.
После завершения реакции продукты анализа пропускают через мембрану и добавляют специальный окрашивающий субстрат. Если в образце присутствует золотистый стафилококк, раствор становится синим.
Как российский тест на стафилококк можно использовать вне лаборатории
Одним из главных преимуществ новой технологии исследователи считают возможность использования вне стационарных лабораторий. Это особенно важно для небольших клиник, удалённых территорий, мобильных медицинских пунктов и ситуаций вспышек инфекций. По словам ученого, в перспективе технология может превратиться в компактный коммерческий набор с лиофилизированными ферментами, готовыми растворами и пробирками, пригодный для быстрой диагностики непосредственно рядом с пациентом.
При этом разработчики отдельно обращают внимание на устойчивость метода к ингибиторам ферментативных реакций — это одна из типичных проблем ПЦР-диагностики в сложных образцах.
Для врачей золотистый стафилококк остается одним из самых опасных внутрибольничных патогенов не только из-за способности вызывать тяжелые осложнения, но и из-за быстрого прогрессирования инфекции. По словам Сергея Лапы, сокращение времени диагностики напрямую влияет на качество лечения.
Вместо культивирования в течение двух и более суток мы получаем результат за полтора часа для своевременного корректирования стратегии лечения пациента.
Это особенно важно в хирургии, реанимации и отделениях интенсивной терапии, где промедление с подбором адекватной терапии может резко ухудшить прогноз.
Почему проблема устойчивых стафилококковых инфекций остается глобальной
Разработчики подчеркивают: речь идет не только о российских больницах. Устойчивые стафилококковые инфекции остаются серьезной проблемой во всем мире.
Особую тревогу вызывают штаммы, устойчивые сразу к нескольким группам антибиотиков. Именно поэтому быстрая диагностика становится одним из ключевых инструментов современной инфекционной медицины: чем раньше врач понимает, с каким патогеном имеет дело, тем выше вероятность вовремя подобрать эффективное лечение.
Когда новый метод диагностики стафилококка может появиться в клиниках
Несмотря на успешные испытания, исследователи подчеркивают, что до полноценной коммерциализации технологии еще предстоит пройти несколько этапов. Сама система уже проверена на большом количестве различных штаммов. По словам разработчиков, метод продемонстрировал высокую специфичность именно к золотистому стафилококку и не давал ложноположительных результатов на других патогенных микроорганизмах и вирусах.
Кроме того, команда уже подала патентную заявку, получившую положительное заключение экспертизы. Сейчас ученые готовят и вторую заявку, поскольку технология включает сразу несколько оригинальных решений от комбинации реакций в одной пробирке до способа визуальной детекции результата.
Тем не менее впереди еще остается большой этап внедрения, адаптации под массовое производство и клинической апробации. Но сама идея быстрой молекулярной диагностики без громоздкой лаборатории уже сейчас выглядит как одна из наиболее перспективных тенденций современной медицины, особенно в эпоху роста устойчивых бактериальных инфекций.
Ранее мы рассказывали, что быстрое старение связали с ошибками иммунитета.
