多くの危険な細菌は、あなたが予期しない場所、そして患者が特に脆弱な場所、つまり病院に潜んでいます。特に耐性菌による感染症が増加している。しかし、細菌に汚染された人工関節やその他のインプラントによって引き起こされる合併症や炎症も増加しています。 「このような感染症はよくあることですが、診断と治療が困難です」とフローニンゲン大学のマーリーン・ファン・オステン氏らは説明する。特にインプラントの場合、インプラント上の細菌がいわゆるバイオフィルムを形成するリスクがあります。微生物は粘膜で周囲を取り囲み、薬剤から十分に保護されています。研究者の推定によると、骨折部に移植された金属部品の約 5 パーセントが感染しており、開放骨折ではその数は 30 パーセントにまで上昇します。
問題点: 現在、材料上の細菌汚染や初期段階の感染を非侵襲的かつ特異的に検出するために使用できる方法が不足しています。研究者らの説明によれば、陽電子放射断層撮影法（PET）などの一般的な方法で体内の炎症の原因を検出できるという。ただし、通常は解像度が低く、複雑です。さらに、炎症があることを非特異的に示すだけで、炎症が細菌感染によって引き起こされるかどうかは示しません。その結果、感染症、特に危険で耐性のある病院細菌による感染症は、発見されるのが遅くなることがよくあります。
輝く探知犬のような抗生物質
Van Osten と彼女の同僚は、ここで役立つ可能性のある方法を提示し、テストしました。これを行うために、彼らは抗生物質が特定の細菌群に特異的に結合するという事実を利用しました。その結果、体内や病原体が集中している物質上のあらゆる場所に薬剤が蓄積します。そして、それはまさに研究者たちが新しい検出方法に利用したものです。彼らは、一般的な抗生物質バンコマイシンに、赤外線を照射すると光る蛍光色素を追加しました。これにより、体内または物体のどこに薬物が蓄積したか、つまり病原体が存在する場所を特定することが可能になります。バンコマイシンは、いわゆるグラム陽性菌に特異的に反応します。この菌には、恐ろしい病院細菌である黄色ブドウ球菌だけでなく、リステリア、連鎖球菌、腸球菌などの病原体も含まれます。
生きた生物体でこの手順をテストするために、研究者らはマウスの脚の筋肉に少量の黄色ブドウ球菌とマーカーを注射した。これにより、この時点で局所的な炎症が引き起こされました。次いで、動物に標識された抗生物質を静脈内注射した。 24時間後、科学者らはマウスに放射線を照射し、蛍光マーカーからの光るシグナルを探した。これは、期待どおり、カメラが脚内のマークされた細菌の光シグナルを記録しただけでなく、同じ場所に蓄積されたバンコマイシンの強いシグナルも記録したことを示しました。しかし、研究者らが移植された小さなプラスチックボールを使用した別の実験で無菌炎症を引き起こしたとき、この時点ではバンコマイシンは蓄積しなかった。研究者らによると、これは、この手順が生体内の細菌感染と無菌感染を区別できることを証明しているという。
死体の足の金属板が光る
ヴァン・オステンと彼女の同僚は、死体を使ったやや不気味な実験で、この方法が人間にも効果があるかどうかをテストした。彼らは、3本のネジで脛骨に取り付けられた金属プレートを移植しました。これは、複雑な骨折を安定させるために整形外科で使用される方法です。インプラントの一部は、以前に病原体表皮ブドウ球菌で意図的に汚染され、標識されたバンコマイシンで処理されていました。プレートを取り付けた後、研究者らは通常の手術と同様に傷を縫合した。次に、彼らは蛍光カメラ システムで手術野を照射しました。結果: 細菌で汚染され、バンコマイシンで処理されたプレートははっきりと点灯しました。研究者らによると、インプラントが皮膚表面からほぼ1センチメートル下にあったにもかかわらず、この信号ははっきりと見えたという。
「私たちの結果は、標識バンコマイシンが臨床的に関連のあるグラム陽性菌の大部分を生体内で検出できることを示しています」とステート・ヴァン・オステンと彼女の同僚は述べた。このプロセスは、材料やインプラントの細菌を迅速かつ簡単に検査するのに特に適しています。しかし、細菌による炎症は生体でも検出できます。研究者らが強調しているように、大きな利点はバンコマイシンが数十年にわたって使用されており、忍容性が高いことだ。また、抗生物質と結合した染料にも毒性はなく、すでに臨床試験でテストされています。蛍光を検出するためのデバイスも比較的安価です。ただし、この方法にはまだ問題があります。つまり、侵入深さが現時点では制限されているということです。炎症の原因が体の表面から 1 センチメートルよりも深い場合、光はもはや透過しません。科学者たちはこの技術がさらに発展することを期待している。
