抗菌素耐药性研究新策略：MALDI-TOF质谱+梯度微流控芯片

抗菌素耐药性（AMR）是影响公共卫生和安全的最严重问题之一。经抗生素治疗后，细菌通常会发生形态学改变，从而导致AMR的发生。为了对抗AMR，需要从分子水平了解AMR并快速找出生物标志物。

抗生素下细菌发生了什么变化？

当使用抗生素治疗时，细菌的形态通常会发生变化，例如细菌在抗生素作用下的生存方式和预期反应：成丝。在低浓度的抗生素中，细菌丝细胞可以产生耐药性子细胞，其耐药性比亲代更强。

形态学改变对AMR的发生发展具有重要意义，且与蛋白表达和/或蛋白翻译后修饰的变异相关。因此，鉴定不同形态细菌的差异蛋白对于AMR的机理研究至关重要。

形态变化、差异蛋白，如何检测？

抗菌素耐药性研究新策略

微流控技术已应用于抗菌药物敏感试验和耐药菌株的耐药性研究，可以直接观察到细菌细胞的形态变化。飞行时间质谱(MALDI-TOF MS)已在临床微生物研究中广泛应用，如利用光谱特征，区分标准菌株和耐药菌株。

复旦大学附属口腔医院、复旦大学附属中山医院等单位联合青岛华大基因研究院，在《Analytical Chemistry》发表了其最新研究成果：研究人员开发了一种MALDI-TOF质谱和梯度微流控芯片联用的新策略，研究在抗生素影响下耐药菌形态变化过程中的差异蛋白。

验证结果

研究人员应用新策略对四种耐药菌进行了验证试验：碳青霉烯类耐药肺炎克雷伯菌（CR-KP），产超广谱β-内酰胺酶大肠杆菌（ESBL-EC），耐碳青霉烯类铜绿假单胞菌(CR-PA)和副溶血性弧菌（VP-61）。

其中，研究人员对CR-KP做了更为具体的研究：在头孢曲松钠刺激下，针对CR-KP的形态变化及质谱图，鉴定出8种蛋白质生物标志物。

这8种蛋白质生物标志物还通过了LC-MS / MS的进一步确认，其中3种（3型菌毛蛋白、青霉素结合蛋白激活剂LpoB、30S核糖体蛋白S14）在转录组水平得到了验证。

MALDI-TOF质谱和梯度微流控芯片联用对AMR的机理研究有重要意义，具有潜在的临床应用价值。

研究数据

本次研究中测序原始数据已保存在国家基因库生命大数据平台（CNGBdb），项目编号：CNP0000194。

参考文献：
Zhang D, Yang Y, Qin Q, et al. MALDI-TOF Characterization of Protein Expression Mutation During Morphological Changes of Bacteria Under the Impact of Antibiotics[J]. Analytical chemistry, 2019, 91(3): 2352-2359.
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