Les tests de résistance aux antibiotiques ne sont plus entravés par le temps
Des chercheurs ont mis au point une nouvelle méthode pour tester la résistance aux antibiotiques, qui pourrait transformer le dépistage microbien dans les laboratoires cliniques et de recherche.
Il faut beaucoup de temps pour déterminer le profil de sensibilité aux médicaments d'une infection bactérienne. Des chercheurs du Nara Institute of Science and Technology et leurs partenaires ont publié des rapports sur une technologie qui accélérera considérablement ce processus, par ailleurs lent, et permettra peut-être de sauver des vies.
Schéma du système d'impédance intelligent, composé d'une cytométrie d'impédance parallèle et d'un système de détection basé sur l'apprentissage automatique. Dans le cas de la détection de bactéries uniques, les cellules bactériennes non traitées ont été mesurées dans un canal comme référence, et les cellules traitées aux antibiotiques ont été mesurées dans un autre canal comme particules cibles. L'amplificateur à verrouillage fabriqué en laboratoire a mesuré l'impédance des cellules individuelles dans les deux canaux et a envoyé tous les signaux à l'ordinateur, où un système intelligent a analysé les signaux en temps réel. Le système intelligent était capable de montrer les formes d'onde d'impédance, d'extraire les amplitudes et les phases d'impédance, de reconnaître les cellules sensibles en temps réel et d'afficher directement le résultat.
Yaxiaer Yalikun
Selon le CDC américain, les infections résistantes aux antibiotiques sont responsables de la mort de plus d'un million de personnes dans le monde chaque année. Pour gérer les infections résistantes, il est essentiel d'identifier rapidement un traitement approprié auquel les bactéries infectieuses sont sensibles. "Souvent, les résultats de sensibilité sont nécessaires beaucoup plus rapidement que les tests conventionnels ne peuvent les fournir", explique Yaxiaer Yalikun, auteur principal. "Pour y remédier, nous avons développé une technologie qui peut répondre à ce besoin".
Les travaux du groupe reposent sur la cytométrie d'impédance, qui mesure les propriétés diélectriques des cellules individuelles à haut débit - plus de mille cellules par minute. Comme la lecture électrique d'une bactérie correspond à sa réponse physique à un antibiotique, on dispose d'un moyen direct de déterminer si l'antibiotique est efficace contre la bactérie. La cytométrie d'impédance conventionnelle implique l'analyse des particules de test (traitées à l'antibiotique) et de référence (non traitées) dans un seul échantillon, suivie de l'étalonnage de l'impédance des deux particules - ces deux étapes nécessitent que des spécialistes techniques effectuent un post-traitement approfondi, ce qui constituait une limitation majeure que le groupe était déterminé à surmonter.
Dans une étude publiée dans ACS Sensors, le groupe développe une nouvelle méthode de cytométrie d'impédance qui analyse simultanément les particules de test et de référence dans des canaux séparés, créant ainsi des ensembles de données distincts facilement analysables. Cette cytométrie présente une sensibilité à l'échelle nanométrique, permettant de détecter des changements physiques même infimes dans les cellules bactériennes. Dans une étude concomitante publiée dans Sensors and Actuators B, le groupe a conçu un outil d'apprentissage automatique pour analyser les données de cytométrie par impédance. Comme la nouvelle méthode de cytométrie sépare les ensembles de données de test et de référence, l'outil d'apprentissage automatique peut automatiquement étiqueter l'ensemble de données de référence comme l'ensemble de données "d'apprentissage" et l'utiliser pour apprendre les caractéristiques d'une bactérie non traitée. Par comparaison en temps réel avec des cellules traitées aux antibiotiques, l'outil peut déterminer si les bactéries sont sensibles au médicament et peut même identifier la proportion de cellules bactériennes résistantes dans une population à résistance mixte. "Bien qu'il y ait eu une erreur d'identification de moins de 10 % dans notre travail, il y a eu une discrimination claire entre les cellules sensibles et résistantes dans les deux heures suivant le traitement antibiotique", explique Yoichiroh Hosokawa, un autre auteur principal du groupe.
Ces travaux ne se limitent pas aux évaluations rapides des infections en milieu clinique. Par exemple, les chercheurs en découverte de médicaments pourraient l'utiliser pour mener des enquêtes initiales rapides sur l'efficacité des médicaments contre n'importe quelle cellule, pour autant que la réponse cellulaire entraîne un changement des propriétés diélectriques. La cytométrie d'impédance pourrait devenir un élément essentiel des laboratoires cliniques et de recherche dans les années à venir.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
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