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抗生素耐藥性將普通的微生物轉變為難以控制的威脅，正在對人類 population 造成越來越大的損害。美國每年有超過兩百萬人發生耐藥性感染，其中至少有 23,000 人因此死亡。然而，大多數抗生素耐藥性感染只有在患者離開醫生診所很久之後才被確診。
診斷的瓶頸在於細菌在實驗室中生長所需的時間過長。識別耐藥性的標準方法是從傷口、血液或尿液中取樣，並將 resident 細菌暴露於各種藥物中。如果細菌菌落繼續分裂和繁殖，儘管存在通常有效的藥物，則表明微生物具有耐藥性。然而，獲得此類答案的等待時間通常在 16 到 20 小時之間。
工程學的新創新使科學家能夠透過完全避開觀察細菌分裂的需求來加速診斷過程。一種新穎的方法涉及觀察單個細菌細胞的結構如何響應抗生素暴露而發生變化，並且僅需三到四個小時。該研究的主要作者、首爾國立大學的 Sunghoon Kwon 透過電子郵件寫道，這種快速檢測可以幫助臨床醫生更快地確定最佳抗生素，並將患者轉為正確的治療方案。新的研究結果發表在 12 月 17 日的《科學轉化醫學》雜誌上。
世界衛生組織在今年對抗生素耐藥性的發人深省的全球分析中呼籲的正是發展此類診斷技術進步。世界衛生組織指出，在太多情況下，現有檢測方法執行時間過長，因此醫生放棄檢測而直接開出廣譜藥物。報告稱，開發更快速的檢測方法，從而實現更有針對性的藥物治療，將是幫助保護藥物的關鍵一步。如果新方法進入治療中心，這將是朝著正確方向邁出的一步。“確定單細胞結構變化的能力使這項技術在快速型分析中獨樹一幟，並且這是一個樂觀的跡象，表明這可能是新研究領域的開始，”塔夫茨大學醫學院適應遺傳學和耐藥性中心主任 Stuart Levy 說。”
通常情況下，臨床醫生會開藥治療患者疑似感染，但在患者開始服藥一兩天後才能收到明確的實驗室結果，以確認臨床醫生的最佳猜測是否正確。這種延遲導致患者服用過多不必要的抗生素，並使我們越來越接近一個基本治療不再有效的世界。
這種新方法是目前多個研究團隊正在研發的幾種快速檢測方法之一，它基於實驗室技術的兩項重大進步：第一項是固定單個細菌細胞——將它們固定在原位以獲得清晰的影像，而不會損害細胞。第二項是微流控晶片的開發，該晶片可以更好地模擬某些細菌可以繁殖的必要環境，並允許研究人員拍攝單個細胞的高解析度影像。這些創新使專家能夠評估樣本是耐藥還是對藥物治療敏感，因為專家可以仔細檢查這些細胞的影像，以尋找其結構的特定變化。
在這項研究中，韓國研究團隊測試了大腸桿菌、銅綠假單胞菌、肺炎克雷伯菌、金黃色葡萄球菌和腸球菌屬菌株在各種抗生素暴露下的反應，並能夠在短短幾個小時內辨別出哪些菌株會對藥物產生反應。“快速診斷抗生素耐藥性的能力將是巨大的，而且實際上，如果我們開發出一個快速有效的系統來做到這一點，那麼它真的可能成為抗生素使用的遊戲規則改變者，”美國疾病控制與預防中心醫療保健相關感染預防專案副主任 Arjun Srinivasan 說。”
作者警告說，新方法可能不適用於所有細菌菌株，因此在使用前需要仔細檢查每種新菌株的形態模式。但是，更好地跟蹤抗生素耐藥性和更嚴格的預防方法將是幫助阻止抗生素耐藥性增長的關鍵工具。事實上，之前的研究發現，不當處方是抗生素耐藥性的重要驅動因素。這種耐藥性會隨著時間的推移自然發生，但藥物的過度使用會透過增加額外的選擇壓力來加速這一過程。
儘管這種檢測和其他旨在加速診斷的檢測方法前景廣闊，但這項技術不會很快出現在醫院和診所中，因為它需要的工具遠遠超出典型實驗室中的能力，並且需要大量的資金投入。“這不是實驗室明天就可以開始進行的測試，”Levy 說。“它比大多數實驗室願意做的要複雜得多。”