Als je ziek wordt, u wilt snel de juiste behandeling. Maar bepaalde infectieuze microben zijn experts in het ontwijken van de zeer antibacteriële medicijnen die zijn ontworpen om ze te bestrijden.

Een eenvoudige en goedkope nieuwe test, ontwikkeld door onderzoekers van UC Berkeley, kan binnen enkele minuten de diagnose stellen bij patiënten met antibioticaresistente bacteriestammen. De techniek kan artsen helpen bij het voorschrijven van de juiste antibiotica voor elke infectie, en zou de verspreiding van antibioticaresistente "superbacteriën, " die maar liefst 700 doden, 000 mensen wereldwijd per jaar.

"Gezondheidsorganisaties over de hele wereld ondersteunen de ontwikkeling van hulpmiddelen die specifiek pathogenen identificeren die resistent zijn tegen antibiotica, omdat er beperkte tests beschikbaar zijn die dit snel kunnen doen, zei Tara de Boer, een postdoctoraal onderzoeker aan het College of Engineering aan de UC Berkeley. "Onze test is eenvoudig en geeft ons informatie op korte termijn."

De test, genaamd DETECT, detecteert de moleculaire handtekeningen van antibioticaresistente bacteriën direct in urinemonsters. In tegenstelling tot andere technieken die momenteel op de markt zijn, DETECT vereist geen dure instrumenten en is eenvoudig genoeg om te worden toegepast in een point-of-care setting.

"In theorie, Met DETECT kunt u antibioticaresistente bacteriële infecties diagnosticeren in een spreekkamer door urine op te vangen en te mengen met de DETECT-reagentia, " zei Niren Murthy, een professor in de techniek aan Berkeley.

"Drug-resistente infecties zijn een stille pandemie die elk jaar meer mensen het leven kost dan Zika of Ebola. " zei Lee Riley, hoogleraar epidemiologie en infectieziekten aan de School of Public Health van UC Berkeley. "Hoe sneller je het juiste medicijn kunt starten, hoe beter de overlevingskansen of het vermijden van complicaties."

De studie, die werd uitgevoerd als onderdeel van het Consortium for Research on Antimicrobial Resistant Bacteria (CRARB), waaronder Berkeley-onderzoekers van het College of Engineering en de School of Public Health, verschijnt op de omslag van 18 oktober van het tijdschrift ChemBioChem .

Antibiotica hakken

Veel veel voorkomende vroege generatie antibiotica, inclusief penicilline, amoxicilline en ampicilline, zijn gebaseerd op een moleculaire structuur die bètalactam wordt genoemd, die blokkeert bacteriën van het bouwen van celwanden, waardoor het voor microben onmogelijk wordt om te groeien en zich voort te planten.

Echter, aangezien het gebruik van deze antibiotica de afgelopen 80 jaar enorm is gestegen, bepaalde besmettelijke bacteriën, waaronder stammen van E. coli, Salmonella en Shigella, zijn geëvolueerd om enzymen te produceren, beta-lactamasen genaamd, die deze antibiotica in stukjes hakken en ze onbruikbaar maken.

DETECT werkt door de aanwezigheid van bètalactamasen in urinemonsters te identificeren. "Wat onze technologie doet, is de moleculen detecteren die de antibiotica daadwerkelijk afbreken, ' zei de Boer.

Hoewel de basistechniek voor het detecteren van bètalactamasen al is ontwikkeld, het is niet gevoelig genoeg om de relatief kleine concentraties bètalactamasen in patiëntenmonsters te herkennen. Om deze techniek te laten werken, bacteriën uit een patiëntenmonster moeten eerst in een laboratorium worden gekweekt, wat twee tot drie dagen kan duren - lang genoeg voor een eenvoudige bacteriële infectie zoals een urineweginfectie om de nieren of het bloed binnen te dringen.

De DETECT-techniek maakt gebruik van een enzymatische kettingreactie om het signaal van bètalactamasen met een factor 40 te versterken, 000, hoog genoeg om de aanwezigheid van deze enzymen in urinemonsters te kunnen detecteren. Met DETECTEREN, een patiënt die positief test op een infectie die resistent is tegen antibiotica van de vroege generatie, kan onmiddellijk worden behandeld met een krachtiger antibioticum of een alternatief middel.

Het team testte DETECT op 40 urinemonsters verzameld van patiënten die verdacht werden van een urineweginfectie, en ontdekte dat ongeveer een kwart van hen antibioticaresistente infecties had.

"DETECT vertelt u niet alleen wie antibioticaresistente infecties heeft, maar vertelt u ook wie behandeld zou kunnen worden met vroege generatie antibiotica, waardoor u duurdere antibiotica kunt sparen en de verspreiding van resistentie tegen geneesmiddelen kunt vertragen, ' zei Murthy.

Van het lab naar de dokterspraktijk

DeBoer werkt nu samen met artsen en klinische laboratoriumspecialisten in ziekenhuizen om gebruiksvriendelijke op DETECT gebaseerde apparaten te ontwerpen voor specifieke medische instellingen.

"Iedereen heeft andere behoeften in het ziekenhuis, " zei de Boer. "Op dit moment hebben we veel ontwerpen, maar wat we doen is het beoogde gebruik laten bepalen hoe het ontwerp eruit gaat zien."

Bijvoorbeeld, diagnostische hulpmiddelen die goed werken in een polikliniek zijn misschien niet zo handig voor artsen die op een afdeling spoedeisende hulp werken, aldus de Boer.

Met de hulp van UC Berkeley's start-up incubator CITRIS Foundry, de Boer is medeoprichter van een bedrijf, BioAmp-diagnostiek, die werkt aan het commercialiseren van de technologie in een snel diagnostisch apparaat.

Het team blijft zijn enzymsignaalversterkingstechniek perfectioneren in de hoop deze binnenkort te kunnen toepassen om zowel specifieke bacteriestammen als bacteriën in het bloed te detecteren.

"Ik denk dat we op het punt staan ​​dit toepasbaar te maken in een ziekenhuisomgeving, ' zei Riley.