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　　導(dǎo)讀：中科院青島生物能源與過(guò)程研究所的論文引起了學(xué)界的關(guān)注,。論文提出基于“拉曼組”的耐藥性快檢技術(shù)，證明通過(guò)高通量單細(xì)胞拉曼成像,，能夠不依賴于培養(yǎng),、快速、定性,、定量地表征細(xì)菌的藥物應(yīng)激性并區(qū)分其應(yīng)激機(jī)制,。

　　耐藥性快檢，一直是擺在中外科學(xué)家面前的一道難題,。10月19日《科學(xué)報(bào)告》上發(fā)表了一篇來(lái)自中科院青島生物能源與過(guò)程研究所的論文,，引起了學(xué)界的關(guān)注。論文提出基于“拉曼組”的耐藥性快檢技術(shù),，證明通過(guò)高通量單細(xì)胞拉曼成像,，能夠不依賴于培養(yǎng)、快速,、定性,、定量地表征細(xì)菌的藥物應(yīng)激性并區(qū)分其應(yīng)激機(jī)制。

　　中科院青島生物能源與過(guò)程研究所單細(xì)胞中心主任徐健研究員告訴《中國(guó)科學(xué)報(bào)》記者說(shuō)：“我們團(tuán)隊(duì)在研發(fā)微生物學(xué)新技術(shù)新裝備的過(guò)程中,，敏銳捕捉到了耐藥性檢測(cè)技術(shù)開(kāi)發(fā)的巨大潛力和機(jī)遇,。”

　　耐藥性快檢難題

　　20世紀(jì)初,，世界上三分之一人死于肺炎、結(jié)核,、腸炎及腹瀉,。相關(guān)文獻(xiàn)資料顯示，今天心臟病和癌癥成為人類的主要?dú)⑹?，因肺炎和流感死亡的人?shù)則不到4.5%,。這是人類應(yīng)用抗生素在公共衛(wèi)生領(lǐng)域取得的重要成果。

　　如今,，人類卻又走到了事情的另一個(gè),，濫用抗生素導(dǎo)至耐藥菌的出現(xiàn)及廣泛傳播。對(duì)抗耐藥性不僅需要研發(fā)新型抗生素,，還需要發(fā)展耐藥性快檢技術(shù)和監(jiān)測(cè)體系,，以提高現(xiàn)有抗生素使用的針對(duì)性和有效性，從而推遲與遏制耐藥性的傳播,。

　　因此,，今年8月26日國(guó)家衛(wèi)生計(jì)生委等14部門聯(lián)合印發(fā)的《遏制細(xì)菌耐藥國(guó)家行動(dòng)計(jì)劃(2016—2020)》明確提出：“加強(qiáng)抗菌藥物應(yīng)用和耐藥控制體系建設(shè)”和“完善抗菌藥物應(yīng)用和細(xì)菌耐藥監(jiān)測(cè)體系”。

　　據(jù)徐健介紹,，自細(xì)菌發(fā)現(xiàn)至今,，培養(yǎng)法仍是病原菌藥敏試驗(yàn)的主流通用標(biāo)準(zhǔn)，但對(duì)于臨床常見(jiàn)致病菌,，培養(yǎng)法耗時(shí)長(zhǎng)達(dá)24-48小時(shí)(對(duì)于難培養(yǎng)或生長(zhǎng)緩慢的細(xì)菌則無(wú)能為力),，同時(shí)無(wú)法揭示耐藥機(jī)制。

　　“PCR(聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng))和基因組測(cè)序技術(shù)可通過(guò)鑒定耐藥基因來(lái)間接推測(cè)耐藥的可能性,。”徐健進(jìn)一步指出,，“但該技術(shù)依賴于已知的耐藥基因參照序列，故無(wú)法分析未知的耐藥性,，且通常無(wú)法定量檢測(cè),，因此一般情況下只能作為一種輔助手段。”

　　臨床實(shí)踐上為了指導(dǎo)“用藥”,，急需細(xì)菌耐藥性及其耐藥機(jī)制的直接,、快速測(cè)量技術(shù)。臨床需求與技術(shù)現(xiàn)狀的矛盾如此緊迫和突出,，以至于2016年9月8日美國(guó)國(guó)立衛(wèi)生研究院懸賞兩千萬(wàn)美元,，專門激勵(lì)細(xì)菌耐藥性快檢技術(shù)的研發(fā)。

　　提出“拉曼組”概念

　　對(duì)這個(gè)領(lǐng)域的探索,，中國(guó)科學(xué)家一直都在積極嘗試,。從2012年起，徐健團(tuán)隊(duì)就意識(shí)到耐藥性檢測(cè)技術(shù)開(kāi)發(fā)的巨大潛力,。利用單細(xì)胞中心近六年來(lái)開(kāi)發(fā)的單細(xì)胞成像技術(shù),，徐健及其博士生滕琳提出了“拉曼組”的概念,。

　　滕琳向記者解釋了什么是“拉曼組”：它是特定條件和時(shí)間點(diǎn)下，一個(gè)細(xì)菌細(xì)胞群體之單細(xì)胞拉曼光譜的集合,。每個(gè)單細(xì)胞拉曼光譜由分別對(duì)應(yīng)于一類化學(xué)鍵的上千個(gè)拉曼峰組成,，反映的是特定細(xì)胞內(nèi)化學(xué)物質(zhì)的成分及含量的多維信息，而且其測(cè)量無(wú)需破壞細(xì)胞,、不需要標(biāo)記,，通常僅需毫秒乃至數(shù)秒鐘。

　　因此,，對(duì)于任一細(xì)菌群體,，一個(gè)“拉曼組”相當(dāng)于單細(xì)胞精度、可快速,、低成本測(cè)定與監(jiān)控的“代謝狀態(tài)”或“代謝物組”,，其變化可直接反映和表征其針對(duì)特定藥物或環(huán)境變化的敏感性和耐受性。而不同的抑菌機(jī)制會(huì)引起細(xì)胞內(nèi)代謝物組的不同變化,，所以“拉曼組”的變化還具有區(qū)分乃至識(shí)別各種藥物應(yīng)激機(jī)制的潛力,。

　　隨后,，來(lái)自中科院青島生物能源與過(guò)程研究所單細(xì)胞分析部,、生物信息團(tuán)隊(duì)、微生物組部等部門的10多人參與的攻關(guān)小組成立,，目標(biāo)直指“拉曼組突破微生物耐藥性快檢”,。

　　萬(wàn)事開(kāi)頭難，在項(xiàng)目進(jìn)展過(guò)程中,，滕琳和她的隊(duì)友們遇到了不少困難,，其中之一是“拉曼組”的數(shù)據(jù)分析。滕琳說(shuō)：“該系列實(shí)驗(yàn)對(duì)來(lái)自各種藥物種類,、劑量,、給藥時(shí)間的300多個(gè)細(xì)胞群體進(jìn)行了單細(xì)胞拉曼成像，采集了超過(guò)6000個(gè)細(xì)胞的拉曼光譜,，共包括近900萬(wàn)個(gè)拉曼峰,。”

　　重重壓力下，這個(gè)樂(lè)觀堅(jiān)毅的女孩沒(méi)有低頭認(rèn)輸,。經(jīng)過(guò)四年多的努力,，滕琳和攻關(guān)小組的其他隊(duì)員們發(fā)展了一系列數(shù)據(jù)分析和可視化的新方法，深入挖掘和驗(yàn)證了“拉曼組”與微生物藥物應(yīng)激反應(yīng)之間的相互關(guān)聯(lián),，從而證明“拉曼組”能快速測(cè)量微生物耐藥性并分辨其藥物應(yīng)激機(jī)制,。

　　廣泛的應(yīng)用前景

　　此外，“拉曼組”還能準(zhǔn)確測(cè)量給藥過(guò)程中藥敏性在細(xì)菌群體中的異質(zhì)性變化,，從而為研究細(xì)菌耐藥性的起源和進(jìn)化提供了有力工具,?？蒲腥藛T證明了“拉曼組”能夠快速區(qū)分抗性細(xì)菌與非抗性細(xì)菌，因此它在抑菌藥物篩選或耐藥細(xì)菌篩選這兩方面均具備成為一種新式平臺(tái)技術(shù)的潛力,。

　　徐健表示,，作為一種新的“表型組”手段與組學(xué)大數(shù)據(jù)類型，“拉曼組”具有重要的優(yōu)勢(shì),。與傳統(tǒng)意義上的轉(zhuǎn)錄組,、蛋白組或代謝組不同，“拉曼組”在單個(gè)細(xì)胞精度對(duì)細(xì)胞群體或群落進(jìn)行快速,、低成本的代謝狀態(tài)成像與監(jiān)控,，這對(duì)于生命體系異質(zhì)性機(jī)制研究具有重要意義，同時(shí)在藥物篩選,、環(huán)境檢測(cè),、生物資源挖掘、生物過(guò)程控制等領(lǐng)域?qū)⒂袕V泛的應(yīng)用前景,。

　　在耐藥性檢測(cè)方面,，“拉曼組”基于單細(xì)胞成像，不依賴于細(xì)菌的繁殖,，通常能夠在一個(gè)小時(shí)內(nèi)完成細(xì)菌耐藥性測(cè)量和機(jī)制區(qū)分,，因此它在臨床耐藥性快檢方面具有重要優(yōu)勢(shì)。

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