[发明专利]代谢活性的快速检测

说明书

关于联邦政府资助的R&D的声明

本发明的一部分在美国政府的支持下完成。由此，美国政府可以享有本发明的某些权利。

背景

相关申请的交叉引用

本申请要求2011年8月22日提交的美国临时申请第61/526,160号的优先权权益，该临时申请通过引用以其整体特别并入本文。

发明领域

用于检测样品中的代谢活性，尤其是通过检测代谢活性而检测和/或表征样品中的病原体和毒素的方法和系统。

相关技术的描述

表现出感染(细菌的、病毒的或真菌的)症状的患者通常被给予抗微生物药物。最近增长的耐药的细菌性病原体(一些是目前无法医治的)的发展使其更加重要，正确鉴定病原体并开出准确针对于该病原体的药方是至关重要的。然而，利用目前的技术，鉴定引起传染性疾病的病原体耗费较长的时间，通常为48-72小时。这种延迟通常需要凭经验给予广谱的抗菌药物疗法，这必然不是由实验室关于病原体鉴定或其对具体疗法敏感性的具体信息指导的。这种盲目的经验疗法可能会导致重要的继发性并发症，例如药物反应、发展耐药性以及进行不必要的诊断测试。正是出于这些考虑，已驱使大量的努力来开发更快速诊断和表征此类感染的工具。

在已建立的快速诊断方法中，基于聚合酶链式反应(“PCR”)的方法(其检测核酸材料)作为潜在的快速诊断工具是开发最多的。然而，该方法是病原体特异性的，并且需要首先鉴定和开发病原体的分子靶。此外，这些基于PCR的方法并没有提供关于病原体的抗菌药物敏感性的任何信息，除非该信息在以前就已经被开发。有几种其它记录的方法用于开发关于病原体对特定药物敏感性(或抗性)的信息。然而，这些方法需要预先增加之前获得的临床样品，因此并未及时提供信息。

例如，U.S.3,772,154描述了用于细菌样品的自动化抗生素敏感性分析的方法和装置，其中将临床样品分成几个等分试样，并将其注入一个或多个含有不同抗生素的容器中，并且其中将所述等分试样孵育几个小时，然后将其杀死，通过不同方法来测定细菌计数。由于该方法依赖于计数细菌细胞，在可得到准确的敏感性信息之前，必须存在大量的细胞。这一要求使得该方法对于临床样品而言不现实，尤其是遇到低水平的病原体负荷时。

U.S.3,983,006描述了测定抗生素的最小抑菌浓度(“MIC”)的方法，其通过连续测量响应于抗生素不存在和存在时细菌悬液的细菌生长速率的光学性质变化来测定。U.S.4,132,599描述了无需分离细菌而测定受感染的尿液样品中的细菌的抗菌药物敏感性的方法。这些方法基于细菌ATP分析，并且需要消除非细菌ATP。

U.S.4,146,433描述了通过琼脂稀释法可获得抑菌活性的方法。准备含有稀释抗生素的琼脂板，将测试细菌接种到琼脂板并获得MIC值。随后，将灭活抗生素的酶液散布到平板喷布上，以使抗生素失活。进一步孵育之后，测定平板上没有可见的生长出现的最小浓度，将其定义为最小杀菌浓度(“MBC”)。该方法是现今得到MIC和MBC值的标准。然而，为提供相关信息，该方法通常耗费超过24小时。

U.S.4,209,586描述了以下方法：监测生长期期间具有和不具有所测试的生长抑制剂时微生物培养物的氧化还原电势变化，其中氧化还原电势通常是正的且电势变化的速率近似于线性。有效的生长抑制剂在不超过1小时之内产生可测量的氧化还原电势变化降低至更小的负值。指示所测试试剂的生长抑制作用的敏感信号可由比较器获得，具体通过存储第一时间指示氧化还原电势的放大信号，并将所存储的信号连同在此后不超过1小时获得的其它放大信号一起输入比较器。