醫界新突破!長庚用AI抓超級細菌,提升用藥準確性80%

2019.12.26 by
吳元熙
醫界新突破!長庚用AI抓超級細菌,提升用藥準確性80%
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長庚醫院研究團隊開發「超級細菌預測模型」,可在幾秒鐘內快速、正確地進行微生物特性鑑定,並達到80%的用藥準確性。

不易發覺、抗藥性極強的超級細菌,在醫學臨床上幾乎完全無法檢驗。英國知名經濟學家歐尼爾(Jim O'Neill)曾預估,2050年全球將有約1,000萬人死於超級細菌感染,造成約100兆美元損失。

為突破這項困境,林口長庚醫院與長庚大學、中央大學合作,運用人工智慧(AI)開發出「超級細菌預測模型」,可在幾秒鐘內快速、正確地進行微生物特性鑑定,並達到80%的用藥準確性。

同樣在菌盤上放置抗生素(白色圓點),超級細菌的盤上幾乎沒有透明圈,代表對抗生素並沒有抑制能力。
長庚醫院

超級細菌是什麼?為何讓醫學界頭痛多年?

衛生福利部疾病管制署指出,超級細菌是「多重抗藥性細菌」俗稱,指的是對「三種或三種以上抗生素」有抗藥性的細菌。

在超級細菌的菌盤上放置抗生素(白色圓點),周圍幾乎沒有透明圈,代表抗生素並沒有抑制能力。
長庚醫院

它們從哪來的?

1928年抗生素發明後,醫學界將其用來消滅或防止細菌生長,預防及治療因細菌感染的疾病。但由於某些細菌先天帶有抗藥性基因,能在患者治療過程中存活,部分基因甚至能在細菌間相互傳播,加上錯誤使用抗生素等因素,導致這種高抗藥性的超級細菌越來越普遍。

林口長庚紀念醫院檢驗醫學部醫師王信堯指出,微生物學家已經發現不少種超級細菌,如具有抗藥特性的金黃色葡萄球菌、腸球菌、鮑曼不動桿菌等,其中,金黃色葡萄球菌是最廣為人知的超級細菌,每年造成全世界數百萬人傷亡。

在抗生素濫用的狀況下,金黃色葡萄球菌的抗藥能力一直增強,治療愈來愈不容易,「萬古黴素」通常是治療抗藥性金黃色葡萄球菌的最後一線藥物,但不幸的是,目前世界上已經出現可以對抗萬古黴素毒殺的金黃色葡萄球菌。

王信堯表示,以往感染症的病人到醫院後,由於無法即時偵測體內的超級細菌,往往必須在多種藥物嘗試、治療失敗、嚴重併發症等痛苦過程後,才有辦法證實超級細菌的存在,不但加重治療困難度,錯誤的用藥更增強細菌的抗藥能力。

超級細菌太會「躲」,臨床無法檢測

抗藥能力明顯的超級細菌,部分可被檢驗單位檢測出來,但有些躲藏在一般不具抗藥能力的菌群中,甚至每10萬到100萬隻細菌中才有一隻存在,因此臨床實務上無法檢測到這些超級細菌。目前已有本土及國際的研究指出,超級細菌的盛行率已高達7.5%。

林口長庚醫院在2013年引進並臨床使用質譜儀(MALDI-TOF),透過質譜儀鑑定微生物菌種。由於質譜儀能產生大量數據,研究團隊運用AI加上質譜資料庫,不需額外檢驗操作,便能解讀出超級細菌可能的抗藥機制,幫助醫師在幾秒內得知病患是否為超級細菌感染,減少原先檢測所需的1至3天時間。

林口長庚檢驗醫學部盧章智主任表示,超級細菌對健康照護帶來的挑戰已日益嚴峻,世界衛生組織甚至預測到2050年,人類將無合適的抗生素可用來治療感染症,「跟微生物的戰爭永遠不會結束」。

「超級細菌預測模型」除了已經申請專利,研究成果也獲得2017年台北國際發明展金獎,並刊登於2018年10月國際微生物研究學界期刊「微生物研究先驅(Frontiers in Microbiology)」中。未來,研究團隊將朝向建置預測平台努力,希望能造福更多病患。

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責任編輯:陳映璇

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