敗血症における SERS とメタボロミクスの応用

敗血症は、感染に対する圧倒的な免疫反応によって引き起こされる重篤な病状です。 感染症と戦うために血中に放出されるさまざまな化学物質が全身性炎症を引き起こします。これは全身性炎症症候群 (SIRS) とも呼ばれます。 敗血症は重大な公衆衛生問題の 1 つであり、高額な費用と高い死亡率を特徴としています。 疫学研究では、人口 100,000 人あたり約 300 人の敗血症患者が存在することが示唆されています。全入院患者の2%、集中治療室入院患者の最大30%を占めています。 敗血症は、重症患者の主な死因です。 重度の敗血症患者の死亡率は20％にもなり、敗血症性ショックを発症した場合は46％にもなります。 早期の目標指向療法、低用量コルチコステロイドの使用、保護換気、集中的な血糖コントロール、活性化プロテインCの使用など、最近の敗血症治療の進歩にも関わらず、敗血症は依然として臨床医師にとって大きな課題となっている。

原因となる病原体を標的とした早期の適切な抗生物質療法は、重度の敗血症および敗血症性ショックの治療を成功させるために常に重要です。 しかし、現在の微生物学的診断の標準である血液培養では、敗血症の初期段階で病原体を同定するための情報を即時に提供することはできません。

通常、最終レポートが届くまでに 5 ～ 7 日かかりますが、一部の増殖の遅い細菌や酵母の場合はさらに長くなります。 また、イールドプラス率も低い。 敗血症患者ではわずか 30% の陽性結果が報告され、敗血症性ショック患者では 50 ～ 60% が陽性結果を報告しました。 一部の微生物は血液中に非常に少ない数で存在し、検出可能な量まで繁殖して増殖するまでに長い時間を必要とします。 一部の微生物は増殖が難しく、特別な栄養培地が必要になる場合があります。 細菌を増殖させるように設計された血液培養ボトルを使用しても、ウイルスは検出できません。 さらに、過去 2 週間の抗菌療法により、病原体の増殖を防ぐ可能性があります。

適切な抗菌療法の開始までの時間が死亡率の最も強力な予測因子であるため、抗生物質は通常「経験的に」開始されます。 医師の経験に基づいて)、幅広いスペクトルを持ち、臨床反応に応じて調整されます。 正確なデータが不足しているため、感染制御が不十分な場合、予後不良につながる可能性があり、さらに臓器毒性や付随的損傷などの抗生物質の悪影響が発生する可能性があります。 すなわち、薬剤耐性微生物の選択、および多剤耐性微生物による定着または感染の望ましくない発生）が発生します。

臨床微生物学に SERS と蛍光顕微鏡ベースの高速診断プラットフォームを使用すると、この問題の解決に役立つ可能性があります。 サブプロジェクトの具体的な目的は以下のとおりです。

1. SERS検出の準備として、敗血症患者からの複雑な血液サンプルの前処理の包括的なプロトコルを開発する。
2. SERSをベースとした高速診断プラットフォームにより血液中の原因菌や酵母菌を特定し、敗血症における初期抗生物質治療の指針となります。
3. 敗血症における最初の抗生物質治療の指針となる、さまざまな抗生物質に対する原因病原体の感受性を検査する。
4. 血液中の細菌数を定量化し、敗血症患者における病原体の負荷（毒性）と臨床経過、伝染性、および抗生物質耐性との関係を調査します。
5. 敗血症の一般的な原因病原体である細菌、酵母、真菌を含む臨床微生物学の SERS スペクトルのデータベースを編集する。

研究者らは、SERSと蛍光光学顕微鏡に基づくこの新しい技術が現代の敗血症治療において重要な役割を果たし、死亡率の減少やコスト管理に多大な影響をもたらすだけでなく、抗生物質の不適切な使用による耐性菌の増殖の問題も軽減すると期待している。 。