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顾兵教授:病原微生物临床检测及治疗方法研究前沿

归去来兮 2021-9-16 116人围观 医学


感染是导致人类发病和死亡的主要原因之一,引起感染性疾病的病原体种类非常多,包括病毒、细菌、真菌和其他微生物,为了保障人们身体健康,要求提高各种病原体感染的诊断、治疗技术。


今天,检验君为大家分享的是广东省人民医院/徐州医科大学 顾兵 教授课题组关于病原微生物临床检测及治疗方法研究前沿。


金纳米团簇可作为艰难梭菌的抗菌替代物


艰难梭菌是一种革兰氏阳性、产毒素的专性厌氧芽孢杆菌,可通过粪-口途径传播。艰难梭菌感染(CDI)已成为威胁人类健康的重要因素之一,约20%-30%的抗生素相关性腹泻病例和所有的假膜性肠炎病例都与CDI有关。因此,迫切需要开发一种非抗生素替代治疗CDI的方法。


日前,广东省人民医院/徐州医科大学顾兵教授的一项研究表明,金纳米团簇(AuNCs)在杀死艰难梭菌方面表现出传统抗生素替代品的巨大潜力,可为CDI的治疗提供一种替代方法。该研究发表在《InternationalJournal of Nanomedicine》。



研究人员通过将AuNC和艰难梭菌在厌氧环境中共同培养,探究AuNCs的杀菌效果。用两种不同浓度的AuNCs(50μM和100μM)估算细菌生长速率。AuNCs对艰难梭菌的杀伤效果采用SYTOX绿染法和扫描电镜图像分析方法进行检测。此外,通过活性氧(ROS)检测探索了AuNCs对艰难梭菌的作用机制,通过MTT法评价AuNCs对人体细胞的毒性作用。


为评价AuNCs的抗菌活性,研究人员采用菌落形成单元(CFU)对细菌活力进行了定量分析,分析不同浓度AuNCs对艰难梭菌的抗菌活性,发现在100μM处理30min和60min时,AuNCs对细菌生长的抑制作用几乎为100%。在50μMAuNCs暴露60min后艰难梭菌也明显被抑制。


在免疫荧光显微镜下观察100μMAuNCs处理后的艰难梭菌,发现大多数艰难梭菌种群被AuNCs杀死,而未处理对照组中则是存活的。进一步研究表明,AuNCs能干扰代谢基因的表达,促进ROS的突然升高,杀伤菌体细胞。此外,有实验也证明AuNCs对人类没有明显的毒性和不良影响,并且具有高度的生物相容性,因此,AuNCs有可能作为杀死艰难梭菌的抗菌剂。


总之,该研究表明AuNCs可通过破坏细胞膜的完整性和促进ROS释放产生艰难梭菌的抗菌活性,起到代替传统抗生素的作用。


文章链接:

https://www.dovepress.com/gold-nanoclusters-as-an-antibacterial-alternative-against-clostridium--peer-reviewed-fulltext-article-IJN



金纳米团簇可改善志贺氏菌感染性结肠炎


志贺氏菌是一种兼性厌氧革兰氏阴性杆菌,是世界范围内引起细菌性痢疾的主要病原体,对儿童危害更大,是儿童死亡的主要原因之一。志贺氏菌传染性痢疾已成为不可忽视的全球公共卫生问题,随着抗生素的滥用,志贺氏菌耐药性也变得越来越强烈。


日前,广东省人民医院/徐州医科大学顾兵教授课题组的一项研究表明,金纳米复合物具有有效的抗菌效果和良好的安全性,是治疗志贺氏菌感染的一种很好的抗生素替代品。该研究发表在《InternationalJournal of Nanomedicine》。



研究人员将AuNCs与志贺菌Sf301、R2448和RII-1进行体外共培养,评价AuNCs的杀菌能力。使用扫描电子显微镜(SEM)观察AuNCs对志贺氏菌的损伤程度和作用方式。通过体内实验,观察AuNCs治疗小鼠的体重、临床疾病活动指数(DAI)和结肠的变化。通过测定粪便中脂质介素-2(LCN2)和志贺氏菌的含量,分析AuNCs的作用。同时测定志贺氏菌生物膜活性的变化、ROS的释放、代谢相关和膜相关基因的变化以进一步分析作用机制。


结果表明,100µM的AuNCs对这三种耐药菌株均产生了明显的抗菌作用,基本抑制了100%菌落的生长,表明AuNCs可能不受志贺氏菌耐药机制的影响。SEM观察结果表明AuNCs与微生物接触后,首先攻击微生物细胞的最外层结构。通过志贺氏菌建立小鼠结肠炎模型,同时对实验组和对照组进行AuNCs治疗,发现小鼠基本恢复健康,组织损伤评分基本恢复正常。Auncs也降低了小鼠粪便中LCN2的含量。


总之,AuNCs可通过干扰氧化代谢基因,诱导ROS水平显著升高,与细胞膜相互作用破坏细胞膜,显著杀死志贺菌,从而有效减轻志贺菌对小鼠肠道的损伤。研究人员表示在抗生素滥用和病原微生物普遍耐药的时代中,AuNCS由于其抗菌活性和抗药性以及生物安全性,在不久的将来定能在微生物感染治疗中占有一席之地。


文章链接:

https://www.dovepress.com/au-nanoclusters-ameliorate-shigella-infectious-colitis-by-inducing-oxi-peer-reviewed-fulltext-article-IJN



磁性纳米颗粒快速捕获并鉴定致病性念珠菌


念珠菌感染在临床上很常见,其中白色念珠菌、热带念珠菌和克柔念珠菌是非常重要和常见的致病菌种。念珠菌很难从临床标本和培养物中分离出来,而且具有复杂的细胞壁,给提取用于核酸检测的DNA带来了困难。因此,开发一种不破坏细胞壁的快速检测方法十分有必要。


日前,广东省人民医院/徐州医科大学顾兵教授课题组的一项研究报告了一种不需要破坏真菌细胞壁提取DNA而直接从血清中识别真菌的快速方法。该研究发表在《InternationalJournal of Nanomedicine》。



有研究表明,通过表面增强拉曼散射(SERS)可以使用整个生物体的指纹来检测病原体。近年来,SERS已应用于细菌检测,但关于该方法的报道仍然很少。该研究合成了Fe3O4@PEI(PEI,聚乙烯亚胺)磁性纳米粒子来捕获念珠菌,并制备了带正电荷的银纳米粒子(AgNPs+)作为表面增强拉曼散射(SERS)的基底,通过SERS检测直接从血清中鉴定念珠菌。


通过SERS分析了含有念珠菌的血清样品中Fe3O4@PEI上的物质捕获。富集后,将Fe3O4@PEI@Candida与AgNPs+结合用于SERS检测,并与标准光谱进行比较。通过将得到的念珠菌光谱与OPLS-DA的化学计量相结合,鉴定和区分了三种念珠菌。该过程不需要破坏念珠菌细胞壁,而且速度很快。PEI上的负电荷导致静电吸引和念珠菌相互作用,从而获得良好的捕获效率(白色念珠菌为95.9%,热带念珠菌为98.0%,克柔念珠菌为79.6%)。AgNPs+表面带有正电荷,不与Fe3O4@PEI结合,仅与念珠菌结合。因此,AgNPs+是本研究中作为SERS增强底物的不错选择。


该研究报告了一种在不纯培养条件下直接检测念珠菌的新方法。Fe3O4@PEI可以捕获念珠菌,AgNPs+可以用作增强SERS光谱强度的基底,整个检测可在1小时内完成,因此,基于SERS的诊断工具可能是念珠菌感染早期诊断的有力技术。


文章链接:

https://www.dovepress.com/rapid-detection-method-for-pathogenic-candida-captured-by-magnetic-nan-peer-reviewed-fulltext-article-IJN




大肠杆菌O157:H7进行快速、定量、高灵敏度检测方法


大肠杆菌O157:H7作为世界范围内引起食物中毒和严重疾病的主要食源性病原体之一,对公众健康构成重大威胁,可引起血性腹泻、尿路感染和溶血性尿毒症等。因此,开发一种灵敏、方便的POCT检测方法十分有必要。


日前,广东省人民医院/徐州医科大学顾兵教授课题组基于金壳二氧化硅核心纳米球的表面增强拉曼散射横向流动免疫测定法,开发出对大肠杆菌O157:H7的快速、定量、高灵敏度的检测方法。该研究发表在《Frontiersin Microbiology》。



该研究使用高效PEI介导的种子生长方法开发了一种新型双DTNB分子修饰的SiO2/AuNP。利用PEI在纳米结构中形成带正电荷的中间层,有效吸收质量为3nm-5nm的Au/DTNBNP作为种子用于内部DTNB负载和Au壳还原。所制备的SiO2/Au纳米复合材料具有优异的稳定性、单分散性和优异的SERS性能。它们作为高性能SERS标签应用于LFIA条带,高灵敏度的细菌检测。


研究人员通过检测大肠杆菌O157:H7验证了基于SiO2/Au的SERS-LFIA系统的可行性,并被证明是在最佳实验条件下对生物样品中大肠杆菌进行特异性检测和试纸检测线上目标细菌SERS定量分析的有效工具。SiO2/Au颗粒的高稳定性确保了良好实用性。


研究人员表示,该研究是第一个利用基于SiO2/Au的SERS-LFIA条进行细菌检测的研究,该检测方法还有缩短检测时间、易于操作、良好的再现性和低成本等优点,在快速、灵敏检测生物样品中致病菌中具有良好的潜力。


文章链接:

https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fmicb.2020.596005/full



肺癌患者肺微生物学特征及潜在细菌标志物的研究


肺癌是全世界最常见的恶性肿瘤之一,每年发病率高和病死率极高,对人类健康构成巨大威胁。有研究表明,肺部微生物群的失调可能与肺部疾病的发展有关。然而,肺部微生物组与肺癌之间的相互作用仍不清楚。


日前,广东省人民医院/徐州医科大学顾兵教授课题组的一项研究表明肺癌患者和肺良性疾病患者的肺微生物群存在差异,某些细菌可能具有预测肺癌的潜力。该研究发表在《TranslationalLung Cancer Research》。



该研究纳入2018年7月至2019年6月出现可疑结节并接受临床支气管镜检查的患者,并排除急性肺部感染、第二原发肿瘤、COPD、肺纤维化、支气管扩张等肺部疾病和其他免疫代谢疾病患者,或在一个月内使用抗生素治疗的患者。最终收集到32例肺癌患者和22例肺良性疾病患者支气管肺泡灌洗液(BALF)标本,并进行16SrRNA扩增序列分析。利用生物信息学方法对得到的序列数据进行深入分析。


根据主坐标分析(PCoA),肺癌组和对照组之间存在显著的分化趋势,而肺癌患者的肺部微生物组的丰富度和均匀度通常与良性肺部疾病患者相似。与对照组相比,肺癌组的TM7门和六个属(c:TM7-3、Capnocytophaga、Sediminibacterium、Gemmiger、Blautia和Oscillospira)较丰富。结合微生物组和临床肿瘤标志物预测肺癌的曲线下面积(AUC)为84.52%。此外,预测的KEGG途径表明,微生物组代谢途径的功能差异因组而异。


总之,该研究结果表明,肺癌患者和良性肺部疾病患者的肺部微生物组存在差异,某些细菌可能具有预测肺癌的潜力,接下来需要进一步通过大样本研究来验证这一假设。


文章链接:

https://tlcr.amegroups.com/article/view/40409/html




专家简介



医学博士、教授、研究生导师,广东省人民医院检验科主任。美国普渡大学及UCLA访问学者,江苏省“科教强卫”医学重点人才、“333工程”人才、“六大人才高峰”人才、“六个一工程”高层次卫生人才。中华医学会检验分会青委会副主任委员、中国医学装备协会检验医学分会副会长、中国老年医学学会检验医学分会常务委员、国家自然科学基金一审专家、AME学术沙龙总负责人。Anninfect共同主编,JLab Precis Med执行主编,SCI期刊AnnTransl Med和JThorac Dis编委。


主要从事感染性疾病快速检测新技术与细菌耐药机制研究,主持国家自然科学基金4项、省部级课题8项;参与国家科技部重点研发计划1项。以第一或通信作者发表论文140篇,其中在EmergInfect Dis、GutMicrobes、PLoSPathog、EmergMicrobes Infect、JAntimicrob Chemothe、JClinMicrobiol等本领域权威期刊发表SCI论文76篇,其中JCR1区论文21篇,5分以上15篇,累计影响因子260多分,在中华级期刊发表论文14篇;编写学术专著与教材35部,其中主编及副主编18部;获授权专利5项;获江苏省科学技术奖二等奖1项、江苏省医学科技奖三等奖1项、江苏省医学新技术引进奖6项。


来自: 国际检验医学杂 | 作者:检验君 志
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