微生物の薬剤感受性試験

oCelloScopeで抗菌剤耐性に挑みましょう

 

新たな薬剤耐性菌の出現に対応し、新規抗生物質の発見してその耐性メカニズムの理解を進めるために、高速かつ高感度な分析手法が求められています。

oCelloScopeは、自動化された高感度なデータ取得と解析により、成長曲線と画像や動画を組み合わせることで、結果を得るまでの時間を短縮し、より迅速なスクリーニングを実行し、手作業の負担を軽減することを可能にします。

 

微生物の薬剤感受性試験

アプリケーション

米国CDCは炭疽菌の抗菌薬感受性試験の時間を1/4に短縮

米国疾病管理センター(Centers for Disease Control)のMcLaughlin et al.(2017)により、oCelloScopeを用いることで、従来の手法よりもはるかに高速に炭疽菌の増殖を検出できることが示されました。微量液体希釈法(Broth microdilution:BMD)では16~20時間かかるのに対し、oCelloScopeでは4時間以内にMIC測定に必要なデータを取得できます。標準的な従来法と比較して、oCelloScopeの測定感度が非常に高いのは、特殊な画像解析アルゴリズムが組み込まれているためです。oCelloScopeは単一細胞を検出することもでき、10^3 CFU/mlの濃度から増殖を定量化することができます。

 

 

 

大腸菌増殖の測定

BCA(赤):Background Corrected Absorption(oCelloScopeによる増殖データ)
TA(青):Total Absorption(oCelloScopeによるOD測定相当の増殖データ)
OD(plate reader)(黒):他社のマイクロプレートリーダーによるOD測定での増殖データ

 

 

 

0分、120分、240分の時点のoCelloScopeによる大腸菌の画像
240分の時点で大腸菌の増殖が見られる(上のグラフのBCA(赤)と一致)。

 

 

高精度なMIC測定

oCelloScopeの利点は、結果が出るまでの時間が短いことだけではありません。Fredborg et al.は、抗生物質と細菌の組み合わせを168通り試験し、算出されたMICの全体的な一致率が96%であったことから、oCelloScopeによるデータには妥当性があると結論付けています。薬剤感受性試験とMIC測定のプロトコールはこちらからご覧いただけます。

プレートの概要が自動的に表示されることにより、実験の評価を素早く行えます。

 

β-ラクタムによるグラム陰性菌の形態変化を追う

oCelloScopeは高感度な測定とリアルタイムイメージングを兼ね備えているので、ユーザーは細胞の形態変化を経時的に分析することができます。細菌の平均的長さの区分け・抽出をもとにしたSegmentation and Extraction of Average Length (SEAL)アルゴリズムにより、桿菌のフィラメント形成を検出することも可能です。米国CDCのMcLaughlin and Sue (2018)が発表した論文では、SEALアルゴリズムを用いて類鼻疽菌( Burkholderia pseudomallei)の平均細菌長(μm)をセフタジジム(CAZ)の有無で比較測定しています。

 

oCelloScope morphological change

大腸菌ATC 25922、i)未処理、ii)ピペラシリン1mg/L処理

マイコバクテリウムの測定

oCelloScopeは、バクテリオシンの抗菌活性を評価するためにも使用され、嚢胞性線維症患者におけるマイコバクテリウム・アブセッサス(Mycobacterium abscessus)感染症に対する新たな治療に道を示しました。Mycobacterium abscessusは、急速に増殖するマイコバクテリア(RGM)の中でも最も薬剤耐性の高い菌の一つであり、ほぼすべての抗結核剤を含む現行の抗生物質に対して耐性を持っています。これに関するアプリケーションノート(ベルギーのSyngulon社とSaint Luc病院による)はこちらをクリックしてください。

コロニーの増殖の定量化

ミニ寒天ディスクを使用することにより、従来の寒天上での目視試験より優れた測定を提案します。oCelloScopeソフトウェアでは、わずか10µmのコロニーから微生物の増殖を経時観察し、定量化することができます。薬剤感受性試験を行うユーザーは、ブロス培地での結果と寒天培地での結果を比較することができます。

以下の動画では、寒天ディスク上の一部またはすべての微生物を選択し、増殖を分析する方法をご覧いただけます。手動選択、もしくは円形度・縦横比・面積などさまざまな基準に従った選択が可能で、ある時点での選択、もしくは全ての時点での選択が可能です。

文献

エレクトロポレーション

ドラッグデリバリー・遺伝子導入

電気式細胞融合

蛍光組織染色・in situ HCR

細胞分離

1細胞回収・マイクロダイセクション

細胞凍結

細胞・微生物培養 (解析/計数/伸展/灌流)

In vivo 超音波イメージング

卵振動培養