Физики Балтийского федерального университета имени И. Канта предложили способ быстрого распознавания устойчивых к антибиотикам единичных клеток микобактерий – возбудителей туберкулеза. Новый метод позволяет обнаружить бактерии и определить их устойчивость к антибиотикам, не разрушая биологический материал. Результаты первого применения метода опубликованы в Data in Brief.
Туберкулез остается одной из главных причин смерти в мире: по данным Всемирной организации здравоохранения, в 2017 году от него умерли более 1,5 млн человек. Каждый год число заболевших увеличивается на 10 млн. Особую опасность представляет туберкулез, вызванный устойчивыми (резистентными) к антибиотикам штаммами бактерии Mycobacterium tuberculosis. Устойчивость ко многим препаратам приобрели, например, штаммы семейства Beijing (от английского названия Пекина, где такие бактерии были найдены впервые).
И для клинической практики, и для научных исследований болезни необходимы методы быстрого распознавания устойчивых к лекарствам бактерий. Исследователи из Балтийского федерального университета имени И. Канта (БФУ) совместно с коллегами из Санкт-Петербургского НИИ фтизиопульмонологии и Санкт-Петербургского государственного университета предложили использовать для быстрого анализа бактериальных клеток метод спектроскопии комбинационного рассеяния (рамановскую спектроскопию). Этот метод позволяет определять состав и структуру изучаемого материала по рассеянию образцом лазерного излучения с определенной длиной волны. При этом спектроскопия – неинвазивный метод, то есть изучаемый материал не подвергается никакому механическому воздействию и не разрушается.
Держатель с образцами штаммов микобактерий различной антибиотикочувствительности
Материал для исследования предоставил НИИ фтизиопульмонологии. Авторы использовали штаммы бактерий, выделенные из мокроты в легких больных туберкулезом и из образцов взятой при хирургических операциях костной ткани. Перед применением спектроскопии комбинационного рассеяния лекарственную устойчивость бактерий определили стандартными биолого-химическими методами.
Чтобы получить информацию о структуре клеток разных штаммов, при спектроскопии исследователи направляли лазерный луч на отдельные бактерии. Клетки разных штаммов по-разному рассеивают свет, поскольку устойчивость к антибиотикам возникает в том числе за счет изменений в составе компонентов клеточной стенки бактерии. Спектроскопия помогла обнаружить различия в клеточной стенке устойчивых и чувствительных к лекарственным препаратам бактерий.
В опубликованные авторами материалы включены снимки бактериальных культур штаммов с разной устойчивостью к антибиотикам и характерные для них рамановские спектры. Данные по бактериям из легких и костной ткани приведены отдельно.
«Опубликованные нами данные содержат спектральную информацию о характерных для разных штаммов Mycobacterium tuberculosis спектрах, – говорит старший научный сотрудник НОЦ «Фундаментальная и прикладная фотоника. Нанофотоника» БФУ им. И. Канта Андрей Зюбин. – Результаты эксперимента показывают, что рамановская спектроскопия вполне может быть полезным инструментом в определении степени лекарственной устойчивости возбудителя туберкулеза».
Авторы работы выражают глубокую признательность и благодарность руководителю Центра "Оптические и лазерные методы исследования вещества" СПбГУ А.В. Курочкину, а также его сотрудникам Д.Ю. Панькину и Е.В. Борисову за содействие и неоценимую помощь в проведении исследований.
По материалам www.kantiana.ru (Балтийский федеральный университет имени Иммануила Канта)