常规病原微生物检测多为培养后的细胞群体水平检测,而动辄数天的培养时间极大地增加了感染患者的治疗风险,也间接导致“病急乱投医”,造成了耐药微生物产生和蔓延的严峻局面。目前非培养的病原微生物研究多采用分子生物学方法(聚合酶链式反应、全基因组测序、基因芯片等)或基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱检测方法,它们主要针对微生物群体进行分析且需要破坏微生物结构后进行检测,难以用于原位状态下低丰度病原微生物检测和微生物群体内的细胞表型异质性研究。
近年来,随着近年来表面增强拉曼(Surface Enhanced Raman Scattering,SERS)技术的出现使非侵入性、快速、原位的单个细胞检测成为可能,单细胞拉曼技术应运而生。单细胞拉曼技术在病原微生物检测领域的不断发展为解决上述问题提供了新思路。
单细胞拉曼技术是基于拉曼光谱分析原理实现非培养、无标签、快速、高效、低成本揭示物质本质的新方法。如文中所述,近年来在病原微生物检测中的研究已实现快速、高效的微生物鉴定、药敏、代谢状态及原位标本检测等,并能高通量、无破坏地获取目标微生物细胞进行后续研究,直观解析各类“组学”关联,虽然单细胞拉曼检测技术的优势在病原微生物检测的各项研究中已得到充分展现,但广泛应用于临床检测仍存在一定的优化空间。
首先,大量生物学信息的处理需要更加智能化的分析系统和数据库。当前 在临床微生物实验室广泛兴起,但单细胞拉曼技术就其非培养、低浓度和非破坏检测方面较有明显优势。目前大量光谱数据分析和数据模型的建立仍需依赖专业的生物信息团队,这一问题阻碍了单细胞拉曼技术在临床实验室的应用。近年来光谱分析软件和数据库的不断涌现,预示智能化、便捷的分析方法已经成为研究者们关注的问题,这些成果的展出将极大推动该方法的临床应用。
其次,单细胞拉曼技术各项操作的标准化有待进一步建立。拉曼光谱仪检测方法繁多,不同类型标本背景信号对不同检测方法的干扰存在差异,导致标本的前期处理、参数设置等存在一定差异,这些差异极大地限制了在临床应用中的标准化。同种拉曼检测方法的操作标准化、不同种检测方法的结果差异比对将是单细胞拉曼技术广泛应用于临床亟需解决的问题。
综上所述,虽然单细胞拉曼技术的临床应用仍存在一定问题,但其非培养、无标签、快速、高效、低成本检测和高效分离细胞建立微生物表型与“组学”关联的优势使其在临床微生物检测领域具有极大的发展潜能。