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研究团队建立单细胞多维表型融合分析新方法 抗真菌药敏检测效率获提升
2026年04月08日 11:27:16
来源：化工仪器网 作者：宋池 点击量：5385
中国科学院青岛能源所团队开发出多特征抗真菌药敏检测平台，通过同步解析单细胞代谢活力与形态变化，将临床药敏判读时间从24至48小时缩短至6至8小时。该技术无需标记、操作简便，与金标准方法一致性达97.8%，为应对真菌耐药危机提供了高效精准的新工具。
面对全球侵袭性真菌感染日益严峻的耐药挑战，如何缩短诊断周期并获取更全面的药物反应数据，是临床诊疗中的关键瓶颈。近日，中国科学院青岛生物能源与过程研究所单细胞中心的一项研究成果，为破解这一难题提供了新的技术路径。研究团队开发出一种名为“多特征抗真菌药敏测试平台”(MAFST)的分析系统，通过同步解析单细胞层面的代谢波动与形态变化，将药敏判读时间从传统的24至48小时大幅压缩至6至8小时。
侵袭性真菌感染每年在全球范围内导致超过375万例死亡，尤其对免疫功能受限群体构成严重威胁。在当前的临床实践中，广泛采用的金标准微量肉汤稀释法虽然结果可靠，但受限于微生物自然生长周期，出具报告时间较长。与此同时，部分基于分子标记或质谱分析的快速检测手段，往往难以直观呈现病原体在药物作用下的真实生理表型反应，且对不同菌种或药物类型的兼容性存在差异。
针对上述局限，研究人员在MAFST平台的设计中引入了双模态信号采集策略。该平台一方面利用基于重水标记的单细胞拉曼光谱技术，无损探测细胞内大分子代谢流的活性变化，从而在生化层面评估药物对代谢途径的扰动；另一方面，通过明场显微成像实时记录细胞在药物环境中发生的尺寸伸缩、酵母态向菌丝态的转换等形态发育事件。
为了将这两类复杂的多维度信息转化为可供临床参考的统一判据，团队摒弃了单一指标的局限性，采用机器学习算法对数据进行降维与整合。通过对代谢抑制水平、形态异常程度等互补特征进行加权拟合，平台最终输出一个名为“综合抑制指数”(CII)的量化参数。该指数旨在更全面地反映药物对真菌细胞从应激响应到不可逆损伤的全过程抑制效能。
在针对12株不同念珠菌临床分离株(包括白色念珠菌、光滑念珠菌、耳念珠菌等)的验证测试中，MAFST平台显示出与现行金标准方法高度吻合的判读结果。数据显示，在与微量肉汤稀释法的比对中，该技术的分类一致性与基本一致性均达到了97.8%的水平，覆盖了两性霉素B、氟康唑、米卡芬净及5-氟胞嘧啶等主流抗真菌药物类别。
除了速度与准确性优势，该项技术的单细胞分辨率特性也使其具备了观察微生物群体异质性的能力，能够捕捉到少量耐药亚群在药物暴露初期的逃逸迹象。此外，其免标记、免复杂前处理的流程设计也降低了操作门槛。
研究团队在相关阐述中指出，从单细胞动态表型组学的视角来看，形态的早期异常往往是细胞遭遇外界压力的前哨信号，而代谢活力的持续衰减则预示着损伤进入不可逆阶段。这一发现为理解抗真菌药物的作用动力学提供了新的视角。
据悉，后续研究将着力于推动该平台与高通量微流控芯片及自动化图像识别系统的深度耦合，进一步提升检测通量与操作便捷性，在未来为临床应对真菌耐药危机及罕见真菌感染提供更高效的技术支撑。
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