牙髓及根尖周組織內(nèi)的微生物感染可引起牙髓炎、根尖牙周炎甚至持續(xù)炎癥反應(yīng)，因此在口腔根管治療過程中，根管沖洗液種類和濃度的選擇至關(guān)重要。近日，青島市市立醫(yī)院和青島能源所將重水標(biāo)記單細(xì)胞拉曼技術(shù)（D2O-SCRS）首次應(yīng)用于根管沖洗液抑菌效能的評價中，捕捉到了病原體已經(jīng)停止生長但仍舊代謝活躍的狀態(tài)，從而以“能夠完全抑制代謝”作為新的評價標(biāo)準(zhǔn)來篩選抑菌劑的種類、濃度和組合。這不僅能減少感染的復(fù)發(fā)和難治性根尖周炎的發(fā)生幾率，還能確定根管沖洗液的最優(yōu)配方或最高效使用方式，以降低藥物副作用，達(dá)到口腔精準(zhǔn)用藥的目的。該新技術(shù)適用于所有消毒與抑菌產(chǎn)品的效能評價。相關(guān)成果分別發(fā)表于《細(xì)胞與感染微生物學(xué)前沿》（Frontiers in Cellular and Infection Microbiology）和《拉曼光譜學(xué)》（Journal of Raman Spectroscopy）。
基于重水飼喂單細(xì)胞拉曼的CAST-R為消毒與抑菌產(chǎn)品的效能評價提供了新方法
在口腔根管治療中，機(jī)械清創(chuàng)不能完全去除根管表面的生物膜，還需輔以根管沖洗抑菌液以確保管間交通支、副根管等器械不易到達(dá)部位的徹底清創(chuàng)，是根管治療的一個重要步驟，也是最終根管治療成功的關(guān)鍵。理想的根管沖洗液應(yīng)能有效控制病原體、溶解殘余牙髓組織和玷污層，并且無毒、不致敏，然而這些理想的特征往往是相斥的；且由于缺乏快速準(zhǔn)確評估根管沖洗抑菌液對感染微生物影響的方法，臨床根管治療過程中根管沖洗抑菌液的類型、濃度、持續(xù)時間或組合的選擇往往是基于經(jīng)驗(yàn)。因此，迫切需要開發(fā)一種簡便且快速的檢測技術(shù)，能夠?qū)崟r追蹤不同配比沖洗液處理下口腔微生物的代謝抑制狀態(tài)，進(jìn)而指導(dǎo)臨床根管治療。
針對以上瓶頸問題，青島市市立醫(yī)院口腔醫(yī)學(xué)中心和青島能源所單細(xì)胞中心朱鵬飛、任立輝帶領(lǐng)的科研小組，使用后者研制的國內(nèi)外首臺“臨床單細(xì)胞拉曼藥敏快檢儀”（CAST-R），分別以白色念珠菌（真菌）和糞腸球菌（細(xì)菌）等常見根管感染微生物為模式菌株，通過單細(xì)胞中心發(fā)明的重水飼喂單細(xì)胞拉曼藥敏快檢技術(shù)（
Tao Y, et al., Anal Chem, 2017），評估單細(xì)胞精度的細(xì)菌代謝活性狀態(tài)，從而分析和測定三種常用的根管沖洗抑菌液（次氯酸鈉、過氧化氫或葡萄糖酸氯己定）的抑菌程度，進(jìn)而指導(dǎo)臨床用藥選擇，篩選更有效且副作用小的根管沖洗抑菌液濃度和配比。
目前評估抗菌劑療效通?；谧钚∫志鷿舛龋∕IC），在MIC劑量下，盡管細(xì)胞生長停止，但仍然存在代謝活動，處于這種“非生長但代謝活躍”（NGMA）狀態(tài)的病原菌仍可能導(dǎo)致潛在的復(fù)發(fā)性感染。對此，科研人員使用CAST-R，測量了不同試劑的MIC-MA，即基于代謝活性的最低抑菌濃度，在MIC-MA劑量下，所有微生物細(xì)胞的代謝活動完全停止。此外，研究發(fā)現(xiàn)，不同根管沖洗液的更低濃度（即未達(dá)到MIC-MA濃度）聯(lián)合用藥，可達(dá)到與單一沖洗液MIC-MA劑量用藥相當(dāng)?shù)拇x抑制作用。由于每種根管沖洗液濃度越低，副作用就越少，因此聯(lián)合應(yīng)用更有效、更安全。
綜上所述，CAST-R儀器和MIC-MA指數(shù)可為根管沖洗液的定量評價、治療方案的合理篩選和抑菌藥物的準(zhǔn)確應(yīng)用提供普遍適用的解決方案，普遍適用于真菌、細(xì)菌等微生物。此外，基于前期單細(xì)胞中心開發(fā)的表征細(xì)胞應(yīng)激特異性反應(yīng)的RBCS（細(xì)胞應(yīng)激拉曼條形碼）（
Lin T, et al., Sci Rep, 2016），推導(dǎo)出口腔致病微生物-沖洗液的時間特異性反應(yīng)條形碼。相較于傳統(tǒng)的單細(xì)胞應(yīng)激反應(yīng)分析方法如形態(tài)學(xué)分析、熒光生物傳感器或轉(zhuǎn)錄組分析，RBCS具有單細(xì)胞精度快速、無標(biāo)記、無損評價每種刺激物特異細(xì)胞反應(yīng)等優(yōu)點(diǎn)，代表著一種患者個性化、低成本的細(xì)胞應(yīng)激反應(yīng)全景視圖，具有重要的臨床應(yīng)用前景。
值得注意的是，感染根管內(nèi)的微生物處于多菌種生物膜狀態(tài)，可能比純培養(yǎng)物微生物有更高的耐藥性。一旦發(fā)現(xiàn)生物膜中的耐藥微生物單細(xì)胞，可利用單細(xì)胞中心研制的單細(xì)胞拉曼分選-測序耦合系統(tǒng)（RACS-Seq）或高通量流式拉曼分選儀（FlowRACS），解析其高質(zhì)量的全基因組（
Xu T, et al, Small, 2020），從而解析臨床高耐藥菌的原位功能及其基因組異質(zhì)性機(jī)制。
該工作由青島市市立醫(yī)院口腔醫(yī)學(xué)中心和青島生物能源所單細(xì)胞中心合作完成，得到了國家自然科學(xué)基金委、中國科學(xué)院等的支持。
原文鏈接:
Yuhan Liu#, Yuying Ma#, Lijuan Zhang#, Xi Sun, Jiazhen Yang, Xiuzhen Li, Fan Li, Rongze Chen, Pengfei Zhu, Jian Xu, Fang Yang*. Single-cell Raman microspectroscopy-based assessment of three intracanal disinfectants’ effect on Enterococcus faecalis. Journal of Raman Spectroscopy 2022.
https://analyticalsciencejournals.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/jrs.6311
