一 方案概述与合规基础

抗生素敏感性测试(AST)微量肉汤稀释法为中国药典、CLSI M07、ISO 20776-1公认参考方法。药典与标准规定:标准化接种量、阳离子调节MH肉汤CAMHB、35±2 ℃孵育16~20 h,MIC定义为能够完全抑制细菌可见生长的最低抗生素浓度。

常规肉眼判读、终点OD浊度仅能获取终点静态结果;oCelloScope动力学AST方案**完整遵循药典/CLSI操作体系**,培养基、接种浓度、温度、药物梯度全部匹配标准要求,在此基础上增加时序连续监测能力。

方案分为两层:第一层,按照药典标准条件完成16~20 h终点动力学判读,输出与参考方法可比的MIC;第二层,利用全程生长曲线额外获得延滞期、AUC、菌体形态、抑菌/杀菌表型等动力学信息。整套体系可与传统肉汤稀释法做方法比对验证,满足药物研发、抗菌药理、耐药表型研究的数据合规需求。


二 实验前期准备(严格匹配药典、CLSI规范)

1 菌株与菌悬液标准化制备

受试菌株、质控标准菌株(ATCC25922、ATCC29213等)从新鲜琼脂平板挑取3~5个孤立菌落,接种CAMHB肉汤,35±2 ℃振荡培养至对数生长期。

采用0.5麦氏浊度标准校正菌悬液,随后稀释至体系终浓度5×10⁵ CFU/mL,完全符合微量肉汤稀释法接种标准。

每批次试验同步进行活菌涂布计数,验证实际接种浓度落在标准区间;菌株连续传代不超过2次,防止适应性变异。

2 培养基与抗生素配制

使用阳离子调节MH肉汤CAMHB,按照药典要求配制、灭菌;针对特定抗生素(氨基糖苷类、四环素类)严格控制阳离子浓度。

抗生素标准品按照药典方法配制储备母液,0.22 μm滤膜无菌过滤;避光低温保存,避免反复冻融。

采用2倍倍比梯度稀释,梯度范围覆盖临床折点上下区间;预实验确认药物在培养基中无析出、降解。

3 仪器校准与扫描参数设置

提前24 h恒温培养箱稳定至35±2 ℃,oCelloScope整机放入箱内预热2 h;执行光路灰度校准,采集CAMHB空白培养基BCA基线模板。

Z轴扫描覆盖微孔全液体深度,步长10 μm;开启SESA静态杂质过滤、动态BCA基线校正,区分药物沉淀与菌体生长。

扫描间隔30 min;总监测时长统一设置20 h,满足药典最低孵育时长要求;全程保存时序Z轴图像、像素总面积、等效TA浊度。

所有组别扫描参数固定,保证终点判读与动力学分析条件统一。


三 96孔微孔板排布(药典标准AST布局)

1 微孔布局

微孔外圈填充无菌CAMHB作为蒸发缓冲孔,降低边缘蒸发效应。

核心区域:抗生素2倍倍比梯度,每一梯度不少于4个生物学复孔;同步设置质控菌株平行孔。

全套对照组(每块微孔板必须配齐):

阳性生长对照:标准化菌悬液+无药CAMHB;

阴性空白对照:无菌CAMHB,无菌株;

溶剂对照:菌液+最高浓度抗生素溶剂;

无菌药物对照:各梯度抗生素+无菌CAMHB,识别药物浑浊、结晶干扰。

2 标准化加样顺序(遵循微量肉汤稀释规范)

依次加入CAMHB培养基→梯度抗生素溶液→标准化菌悬液,轻柔吹打混匀,每孔终体积100 μL。

全部加样完成后300 g低速离心1 min去除微小气泡;疏水透气封板膜密封;同温操作台平衡30 min,减少冷凝水滴落。


四 oCelloScope上机时序监测完整流程

微孔板平稳放置板架并锁紧卡扣,防止扫描偏移。

UniExplorer新建时序任务,载入预设BCA基线模板、Z轴扫描参数,录入菌株、抗生素、梯度信息。

启动全自动时序扫描,全程不取出微孔板,维持35±2 ℃稳定环境,连续监测至20 h。

系统持续记录各时间点Z轴堆叠图像、菌体像素总面积、TA浊度时序数据。

实验结束备份完整工程文件,导出时序数据与终点时刻图像,用于MIC判定与动力学分析。


五 符合药典标准的MIC判定规则(终点判读+动力学辅助)

1 终点MIC判定(与药典肉眼判读等效,用于合规比对)

以20 h终点时刻菌体像素总面积作为主要判定依据;阳性对照出现典型S型生长曲线。

MIC定义:20 h终点条件下,能够完全阻止持续菌体增殖、无明显生长信号的最低抗生素浓度,与药典微量肉汤稀释法定义保持一致。

判定阈值:与阳性对照相比,孔内无显著菌体生物量上升;调取终点Z轴图像复核,确认无大量活菌。

2 动力学辅助判读(方法增值信息,不替代终点合规判读)

延滞期时长:评估抗生素延缓菌体生长能力;

AUC生长抑制面积:连续量化全程抑制水平;

生长曲线趋势区分抑菌/杀菌:曲线长期低位、无复苏=抑菌;后期生物量持续下降=杀菌;

时序原位图像观察β-内酰胺类诱导菌体丝状化等特征形态。

3 结果一致性验证要求

动力学终点MIC与传统肉眼微量肉汤稀释MIC允许偏差范围为±1个倍比稀释梯度,符合CLSI方法比对可接受标准;超出偏差梯度需要重复试验。


六 方法验证方案(用于申报、论文合规论证)

1 重复性验证

同一批次微孔板,同一菌株、同一抗生素,复孔MIC结果一致;不同批次试验MIC偏差不超过1个梯度。

2 质控菌株验证

每批次纳入标准ATCC质控菌株,MIC落在CLSI规定质控区间内,作为试验有效前置条件。

3 干扰排除

依托无菌药物对照组、SESA算法消除抗生素结晶、色素带来的假阳性;优先采用像素总面积指标,弥补单纯浊度法缺陷。


七 数据整理、图表与结果报告规范

1 推荐图表组合

图1:不同抗生素浓度菌体像素总面积时序动力学曲线,标注20 h终点;

图2:各菌株动力学MIC汇总柱状图;

图3:阳性对照与临界MIC浓度原位成像对比;

图4:延滞期、AUC生长抑制率统计,展示动力学差异。

2 结果报告规范

正式药敏结论以20 h终点动力学MIC为准,用于敏感/中介/耐药(S/I/R)折点判定,匹配药典与CLSI标准;动力学参数作为机制讨论补充数据,不可单独作为药敏分型依据。


八 常见误差与质控要点

严格控制孵育温度35±2 ℃,温度偏移会直接改变MIC数值;

避免长时间开盖操作,防止抗生素挥发、培养基渗透压变化;

β-内酰胺类药物容易诱导菌体丝状化,图像可见菌体拉长,但仍判定为抑制生长,遵循标准MIC判定逻辑,不将形态畸变误判为生长阳性;

若出现跳孔现象,调取时序图像复核,必要时重复整块微孔板试验。


九 拓展实验方向

获得合规AST MIC结果后,可延伸开展不开盖原位PAE抗生素后效应、时间杀菌曲线、MBC最小杀菌浓度测定,在同一平台完成药效动力学全套数据采集。