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Angewandte Chemie:一种可快速检测产碳青霉烯酶细菌的荧光探针

 新用户76823061 2020-02-25

亚胺培南、美罗培南等碳青霉烯类抗生素被认为是人类对抗耐药细菌的最后一道防线,然而细菌通过产生可水解碳青霉烯类抗生素而使之失效的碳青霉烯酶而迅速发展出耐药性。碳青霉烯酶在1993年被首次发现,它属于β-内酰胺酶的一种,不仅可水解碳青霉烯类抗生素,还可以水解其他的β-内酰胺类抗生素,广泛存在于ESKAPE超级耐药细菌中,是目前临床对抗耐药菌面临的最棘手的问题。根据Ambler分类,碳青霉烯酶包含Aβ-内酰胺酶(例如KPCGES),Bβ-内酰胺酶(例如IMPNDMVIM),Dβ-内酰胺酶(例如OXA)。早期快速的检测临床样本中是否含有产碳青霉烯酶细菌对于合理使用抗生素,降低细菌产生耐药性的几率,节省医疗支出等具有非常大的意义。

目前临床检测碳青霉烯酶的方法通常为采用美国CLSI推荐的改良Hodge检测法(MHT)或者Carba NP法等(2017CLSI推荐用改良碳青霉烯灭活试验(Modified Carbapenem Inactivation Method, mCIM)检测肠杆菌科细菌中的碳青霉烯酶)。但无论哪种方法,其特异性和敏感度都不甚理想,而且耗时1-2天而导致容易延误治疗时机,亟待一种快速准确检测碳青霉烯酶的方法或探针供临床使用。

前期有研究人员发现基于头孢菌素母核的β-内酰胺酶荧光探针可有效检测常见β-内酰胺酶,但对碳青霉烯酶缺乏特异性。针对此问题,近日华东理工大学药学院贺新教授课题组研究开发出来一种能够对细菌中的碳青霉烯酶快速响应的荧光探针CB-1(图1)。这一探针在结构上模拟碳青霉烯抗生素的特点(同样的被酶识别水解的β-内酰胺环母核),因此能够被细菌中的碳青霉烯酶快速水解。探针分子自身基本没有荧光,当探针分子被酶快速水解后能够发出强绿色荧光信号,最高荧光增强倍数在200倍以上(图2)。而对其它功能相似的β-内酰胺酶则基本没有响应,具有出了非常好的检测特异性(图3)。因此,通过对检测样品的荧光强度进行测定即可实现对碳青霉烯耐药菌的快速检测(图4)。这一荧光探针具有检测准确度高,检测灵敏等一些优点,在耐药病菌的快速检测和相关疾病的诊断中具有较好的应用前景。

1 荧光探针的设计思路

2 荧光探针在有和无IMP-1时的光学特性

3 探针在不同β-内酰胺酶作用下的荧光特性

4 探针在产不同β-内酰胺酶细菌作用下的荧光特性

参考文献:

1Mao W, Xia L, Xie H.Detection of Carbapenemase-Producing Organisms with a Carbapenem-BasedFluorogenic Probe. Angew Chem Int Ed Engl. 56(16):4468-4472.

2http://pharmacy./2017/0407/c2588a62490/page.htm

3http:///standards/

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