Le chercheur postdoctoral Abdelrhman Mohamed et l’étudiante diplômée Gretchen Tibbitts ont utilisé une sonde électrique pour mesurer les signaux électrochimiques bactériens et identifier la résistance aux antibiotiques en moins de 90 minutes. Crédit : WSU
Une technique qui mesure l’activité métabolique des bactéries avec une sonde électrique peut identifier la résistance aux antibiotiques en moins de 90 minutes, une amélioration spectaculaire par rapport aux un à deux jours requis par les techniques actuelles.
Cette découverte signifie que les médecins pourraient rapidement savoir quels antibiotiques fonctionneront ou non pour l’infection potentiellement mortelle d’un patient, un dilemme auquel les médecins sont confrontés quotidiennement dans les hôpitaux du monde entier. Une équipe de recherche de la Washington State University rend compte de ses travaux dans la revue, biographiecapteurs et bioélectronique.
“L’idée ici est de donner aux médecins des résultats beaucoup plus rapidement afin qu’ils puissent prendre des décisions cliniquement appropriées dans le délai pendant lequel ils travaillent, plutôt que d’avoir à attendre”, a déclaré Douglas Call, professeur Regents à l’école Paul G. Allen. pour la santé mondiale et co-auteur de l’article. “Au lieu de rechercher la croissance d’une culture, nous recherchons le métabolisme, et c’est essentiellement ce que nous détectons par le mouvement de ces électrons afin que cela puisse se produire dans des délais beaucoup plus courts par rapport à un test conventionnel basé sur la culture.”
La prévalence de la résistance aux antibiotiques augmente dans le monde et menace la capacité de traiter de nombreuses maladies infectieuses courantes. Par exemple, des millions de personnes aux États-Unis sont infectées chaque année par des agents pathogènes résistants aux médicaments, et des milliers de personnes meurent de pneumonie ou d’infections sanguines qui deviennent impossibles à traiter.
Pour déterminer avec certitude si une infection particulière est résistante aux antibiotiques, il faut séparer puis cultiver les bactéries dans un laboratoire et observer la croissance de la population au cours d’un processus qui peut prendre jusqu’à deux jours ou plus. Les médecins confrontés à un patient malade doivent souvent prescrire un antibiotique immédiatement sans avoir des informations complètes sur son efficacité.
Dans leur article, l’équipe du WSU a utilisé une sonde pour mesurer directement le signal électrochimique des bactéries, mesurant ainsi leur métabolisme et leur respiration et apprenant comment elles se portent bien avant qu’elles ne soient visibles en culture. En examinant huit souches différentes de bactéries, les chercheurs ont pu utiliser le signal électrique de la bactérie pour déterminer en moins de 90 minutes lesquelles étaient sensibles ou résistantes aux antibiotiques.
Les bactéries qui se métabolisent et « respirent » encore après un traitement antibiotique sont considérées comme résistantes.
Les tentatives précédentes pour mesurer l’activité électrochimique des bactéries avaient été limitées car la plupart des espèces bactériennes ne sont pas capables de transférer des électrons directement à une électrode, a déclaré Abdelrhman Mohamed, chercheur postdoctoral à l’école de génie chimique et de bioingénierie Gene et Linda Voiland qui était un chef de file auteur sur le papier. Les chercheurs ont ajouté un médiateur chimique à leur essai, qui a agi comme une navette, prenant les électrons des protéines de surface des bactéries et les déplaçant vers l’électrode des chercheurs, où le signal électrique peut être mesuré.
“Cela nous permet d’avoir un mécanisme universel qui peut tester tous les types d’agents pathogènes”, a déclaré Mohamed.
Les chercheurs ont testé quatre espèces bactériennes différentes qui causent des infections nosocomiales et testé une variété d’antibiotiques qui fonctionnent par le biais de différents mécanismes. Ils ont également développé un indice de sensibilité aux antibiotiques pour catégoriser les résultats de manière à aider les médecins à décider quel antibiotique utiliser.
Les chercheurs prévoient maintenant de concevoir leur sonde pour qu’elle soit pratique et standardisée pour que les cliniciens puissent l’utiliser et espèrent la commercialiser.
“C’est vraiment excitant d’être impliqué dans un projet qui est non seulement précieux d’un point de vue scientifique, mais qui a des applications commerciales et industrielles qui pourraient potentiellement un jour réellement améliorer la vie des gens”, a déclaré Gretchen Tibbits, auteur principal de l’article et diplômé. étudiant à l’école Voiland.
Ils travaillent également à mieux comprendre les mécanismes fondamentaux du processus électrochimique pour l’améliorer encore.
“Nous le faisons en deux heures, mais si nous comprenons mieux les mécanismes, nous pourrons peut-être le faire en quelques minutes”, a déclaré Haluk Beyenal, co-auteur de l’article et professeur à la Voiland School. “Tant que les bactéries sont vivantes, nous pouvons faire cette mesure.”
Référence : « Rapid différenciation of antibio-susceptible and -resistantbacteria throughmediated extracellular electron transfer » par Gretchen Tibbits, Abdelrhman Mohamed, Douglas R. Call et Haluk Beyenal, 2 novembre 2021, biographiecapteurs et bioélectronique.
DOI : 10.1016/j.bios.2021.113754
