完整的细菌质谱可以检测抗菌素耐药相关蛋白

一些细菌含有表明抗生素抗性的蛋白质。但为了发现这些蛋白质，医生需要能够打开细菌膜并分析内部的蛋白质 - 这是迄今为止不可能实现的，因为质谱法只能识别小蛋白质。

然而，EPFL的Sion校园的科学家与上海复旦大学的同事一起开发了一种方法，可用于分析大量蛋白质并识别细菌及其对抗生素的耐药性。该方法将二氧化钛纳米颗粒与紫外线发出的能量结合在一起。他们的研究发表在化学科学(皇家化学学会的开放获取期刊)上。

世界卫生组织将细菌对抗生素的抗性命名为对人类健康构成的最大威胁。这是医生过度开具抗生素的结果，这加速了细菌的正常防御机制，清除了最弱的微生物并使最强的微生物存活下来。随着时间的推移，这些细菌已经进化，通过基因突变保护自己免受抗生素的侵害，将遗传突变传递给后代或与其他细菌交换DNA。

今天，科学家们正试图通过更好地针对特定细菌来减缓这一过程，以防止形成新的多重耐药菌株。这意味着他们必须能够精确识别他们正在处理的细菌。医院用于检测抗生素耐药性的主要方法是在抗生素存在下培养细菌培养物，但这种技术可能需要数小时甚至数天。另一种方法需要使用质谱法来分析在培养皿中生长的细菌菌株;医生将细菌放在钢板上并用激光照射它们。这会产生一团蛋白质，可以对其进行分析以确定细菌的表型。但这两种方法都无法识别更大的蛋白质 - 这就是研究团队着手开发新蛋白质的原因。

印有二氧化钛的钢板

在学校物理和分析电化学实验室(LEPA)工作的EPFL科学家和他们在上海的同事使用了印有二氧化钛纳米粒子的钢板。“二氧化钛是一种吸收光线的白色粉末。当被紫外线击中时，粉末会引发电化学反应，通过逐渐爆炸细菌膜来增强激光效果，“LEPA负责人Hubert Girault说。

这种方法比现有方法更能打开细菌，释放出一系列生物分子，包括蛋白质，DNA，RNA和脂质。“我们主要研究蛋白质，因为它们可能会改变或恶化抗生素，”帮助开发该方法的生物学家Horst Pick说。“但我们还发现，我们可以使用相同的质谱技术来分析释放的所有其他类型的分子，并获得细菌的”指纹“。这可以帮助医生识别特定类型的细菌。“

作为下一步，科学家们希望能够直接使用细菌，而不必先培养细菌。这会将分析时间缩短到30分钟 - 这是一个巨大的好处，因为时间对抗感染至关重要 - 并确保医生针对正确的微生物。已经开展了非常有希望的试验。

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