約翰霍普金斯大學(Johns Hopkins)的醫學研究人員已經展示了一種放射性糖——結合廣泛使用的成像技術——可以幫助醫生快速檢測和監測威脅人類的最大細菌病原體群的感染，從而使藥物發揮更好的作用。

這種新的成像工具使用正電子發射斷層掃描(通常被稱為PET掃描)，可以無創地發現和追蹤腸道微生物家族的危險感染，其中包括會導致食物中毒的大腸桿菌菌株，導致肺炎的克雷伯菌，對COVID-19虛弱患者構成嚴重威脅的SARS-CoV-2，以及鼠疫耶爾森菌，它是14世紀“黑死病”大流行的罪魁禍首，導致世界上75%的人口死亡。

腸桿菌也被美國疾病控制和預防中心標記為“緊急和嚴重的抗生素耐藥性威脅”，因為它們經常突變為耐藥菌株。

這種新的診斷工具發表在2021年4月14日《科學轉化醫學》(Science Translational Medicine)雜志上的一篇論文中。它是現有PET掃描技術(一種用于癌癥等疾病成像的復雜3D可視化系統)與山梨糖醇(一種用于制造無糖食品的分子)創造性結合的產物。這種方法利用了革蘭氏陰性細菌(一種細菌分類，基于它們對特定染色程序的抵抗，如腸桿菌)對山梨醇的喜愛，以及其他微生物、癌癥和人類細胞不吸收它的事實。

“我們將一種現有的放射性顯像示蹤劑轉化為一種同位素標記的山梨醇分子，在PET掃描時可以點亮體內的革蘭氏陰性細菌簇，”該研究的通訊作者、醫學博士、兒科教授Sanjay Jain說。

在之前的一項研究中，研究人員證明，使用他們的新型糖示蹤劑——2-deoxy-2 [18F] fluoro-D-sorbitol (18F-FDS)——PET掃描可以成功檢測到小鼠體內的腸桿菌感染。這次，研究小組進行了一項臨床研究來評估18F-FDS PET技術的安全性和有效性。

共對31例患者進行了71次PET掃描，其中18例患者之前通過傳統血液培養證實了腸桿菌感染。18F-FDS PET成像技術能夠檢測和定位人體多個部位的腸桿菌感染，并將其與其他細菌感染患者和癌癥導致的感染樣癥狀患者區分開來。

所有參與者都對示蹤劑耐受良好，沒有出現不良反應。

因為18F-FDS PET成像技術已經表明,它可以立即檢測身體深處Enterobacterales腸桿菌目的存在,與實驗室檢測相比,這可能需要兩到三天確認感染,研究人員認為他們的方法能發揮重要作用。

“在感染確診之前使用廣譜抗生素治療疑似細菌感染，有時就像發射炮彈殺死蒼蠅一樣，”該研究的主要作者、約翰霍普金斯大學醫學院兒科學助理教授 Alvaro Ordonez博士說。“雖然這種治療在不明原因的嚴重感染患者中具有臨床合理性，但它可能會促進細菌對藥物的耐藥性。迅速知道是哪種微生物引起了問題，可以讓臨床醫生找到最適合這種細菌的抗生素，而我們的新成像系統可以發揮作用。”

研究人員還表示，18F-FDS PET成像技術也可以用于監測抗生素治療的有效性，正如他們對13名腸桿菌感染的臨床試驗參與者所顯示的那樣。

Ordonez說:“我們在病人接受治療前后都對他們進行了掃描。在那些由于耐藥細菌的存在而反應不佳的患者中，18F-FDS信號在最后的掃描中仍然很高。相反，那些感染得到了有效治療的患者的死亡率卻下降了。”

Jain說，需要更大規模的臨床試驗來驗證他的團隊的最新研究結果。“然而，我們很高興我們的數據支持18F-FDS PET作為一種可行的診斷和治療監測工具的作用。”