治疗感染的第一步通常是清除有害细菌。但对于留置导管且反复发生尿路感染的患者，这一简单原则并不完全适用。
清除膀胱中的有害细菌后，它们会迅速重新定植。更值得注意的是，大肠杆菌等病原体可在未引发感染的情况下在尿道中存活数周。
"过去我们的目标始终是清除引发感染的细菌，"布法罗大学雅各布斯医学院与生物医学科学学院微生物学与免疫学副教授切尔西·E·阿姆布鲁斯特博士表示，"但随着对多微生物场景的深入研究，我们发现引发感染的元凶往往并非表面所见。"阿姆布鲁斯特长期研究尿道细菌种群及其与导管相关性尿路感染（CAUTI）的关联。
为深入探究多微生物群落机制，她近期获得美国国立卫生研究院下属国家糖尿病与消化及肾脏疾病研究所为期五年、总额375万美元的资助。该项目题为"多微生物互作与宿主内适应对CAUTI致病性的影响"。
CAUTI是全球最常见的医疗相关感染之一，可能导致严重健康损害甚至死亡。留置导管为细菌生物膜（附着于表面的细菌群落）提供生长支架，增强抗生素耐药性。阿姆布鲁斯特指出，即便抗生素能清除细菌，病原体库仍会快速重新定植。
研究团队观察到一个现象：无论是否发生感染，导管尿液中均出现相似细菌。为何部分携带病原体者保持无症状稳定状态，而另一些人却发展为严重感染？为解答此问题，团队聚焦尿道导管中最常见且顽固的三类病原体——粪肠球菌（E. faecalis）、奇异变形杆菌（P. mirabilis）和大肠杆菌（E. coli），探究其互作如何影响生物膜形成与抗生素耐药性。
尿道内的微生物与病原体存在共生依赖关系。阿姆布鲁斯特解释，根据营养摄取差异，它们会分泌不同氨基酸供其他细菌消耗。她与博士后研究员本杰明·C·亨特博士将继续利用模拟人体尿道的体外模型，探索微生物代谢互作如何影响毒力因子及生物膜形成。
研究团队将采用多组学方法（整合基因、蛋白质和代谢物等生物数据），分析三种目标菌种不同组合对导管定植的影响，并通过CAUTI小鼠模型深入研究其致病机制。阿姆布鲁斯特还将重点研究目标细菌的"协作"行为——博士生史蒂文·塔代的研究表明，当大肠杆菌率先定植尿道时，会营造利于其他微生物进入并形成更稳固生物膜的环境。
"我们发现当三种菌共存时，形成的生物膜远比单一菌种更稳固，"阿姆布鲁斯特强调。若能识别增强毒力的代谢信号，或可设计局部导管清洗等非抗生素疗法来阻断该过程。
长期驻留尿道的病原体种群并非静止状态——它们持续分裂并积累大量基因突变。这些突变可能增强或削弱细菌致病性。基于博士生南姆拉塔·德卡的前期工作，阿姆布鲁斯特团队将追踪持续定植尿液样本中三种细菌的基因型与表型变化。
"我们需要审视诸多变量，"阿姆布鲁斯特表示，"突变发生位置在哪里？不同患者的分离株是否存在共性？哪些因素驱动致病性差异？"通过研究这些基因变化，或可确定并敲除增强致病性的基因与通路。
阿姆布鲁斯特博士求学期间曾研究儿童中耳感染中的细菌通讯与生物膜，后转向导管生物膜研究——这一影响弱势群体及老年人的未充分探索领域。"我希望研究能切实解决患者问题，锚定于可转化的实际医疗需求，"她强调。探究多微生物群落虽是"棘手难题"，但阿姆布鲁斯特坦言："我热爱解谜过程。"她特别感谢实验室成员贡献关键创意："没有他们的新思路，这项资助不可能实现。"
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