본 연구는 기존의 집락 형성 단위(CFU) 측정 방식의 한계를 극복하기 위해 새로운 워크플로를 제시하였다.
먼저 in vitro 실험 모델에서 S. aureus 감염 SaOS2-OY 세포를 이용하여 CFU 측정과 디지털 드롭렛 PCR(ddPCR)을 통한 박테리아 유전체 수 정량을 비교하였다. CFU 측정 결과 감염 5일 후 103-106배 감소하였지만, ddPCR 결과 고병원성 균주 SK2는 감염 초기 수준을 유지하였고, 저병원성 균주 SK3는 약 106개/well로 감소하였다. 이는 숙주 세포 내 환경에서 박테리아의 배양 가능성이 크게 감소하는 것을 보여준다.
이어서 배양 음성 인공관절감염(PJI) 환자 3명의 골 조직 검체를 분석하였다. 조직학적 검사에서 감염 소견이 관찰되었고, PCR 증폭 및 옥스퍼드 나노포어 기술 기반 염기서열 분석을 통해 S. haemolyticus, S. hominis, S. epidermidis 등의 coagulase-negative staphylococci가 검출되었다. ddPCR로 정량한 결과, 각 검체에서 104-106개/백만 인간 유전체 수준의 박테리아 유전체가 확인되었다.
이 연구는 직접 용해 DNA 추출과 ddPCR을 통해 신속하고 정확한 박테리아 정량 분석이 가능함을 보여주었다. 특히 배양 음성 골수염 환자의 감염을 진단하는 데 유용할 것으로 기대된다.
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