» » » MALDI-TOF в микробиологии


До недавнего времени клинико-диагностические лаборатории в основном полагались на общепринятые фенотипические способы диагностики инфекций, а иногда и на методы секвенирования генов. Последние достижения в области технологии включают времяпролетную масс-спектрометрию с лазерной десорбционной ионизацией (MALDI-TOF), которая стала частью обычной микробиологической практики.

Масс-спектрометрия MALDI-TOF генерирует специфические масс-спектральные отпечатки, которые можно рассматривать как уникальные сигнатуры микроорганизмов, которые могут помочь в их точной идентификации на уровне рода и вида – с огромным потенциалом, который можно использовать для типирования штамма.

Бактериальная идентификация

Несколько подходов для использования MALDI-TOF масс-спектрометрии в настоящее время используются в микробиологических диагностических лабораториях. Один подход сравнивает результаты с базами данных коммерчески доступных сигнатур масс-спектрометрии для идентификации образца бактерий, а второй использует базу данных протеома для идентификации масс-биомаркеров в бактериях из секвенированных геномов. Второй подход биоинформатики учитывает различия в росте культуры и условиях обработки образца, в то время как первый особенно полезен в рутинных лабораторных методах, таких как диагностика. Этот подход может различать виды и подвиды.

Принимая во внимание ее точность, технология может также применяться непосредственно к различным клиническим образцам, в частности, к крови, спинномозговой жидкости, моче, плевральной жидкости и брюшной жидкости. Основным ограничением является количество бактерий, присутствующих в образцах, из-за предела обнаружения современных протоколов MALDI-TOF. Чтобы обойти этот недостаток, обычно требуются большие объемы для образцов крови и мочи, а также использование культур в качестве дополнительного обогащения крови.

Результаты, наблюдаемые для идентификации бактерий с помощью масс-спектрометрии MALDI-TOF с использованием любого из двух вышеупомянутых подходов, диагностический выход и точность в значительной степени зависят от таксономии бактерий и качества используемых баз данных.

Одним из основных преимуществ использования технологии MALDI-TOF для идентификации бактерий является быстрое получение результатов, которые обычно становятся готовыми менее чем за час. Более того, масс-спектрометрия MALDI-TOF позволяет точно идентифицировать большое разнообразие бактерий, которые имеют редкие фенотипические признаки и которые требовали секвенирования гена 16S рРНК до появления MALDI-TOF.

Грибковая идентификация

MALDI-TOF также была быстро и успешно настроена для идентификации грибов. В настоящее время этот метод используется главным образом для обычной идентификации дрожжей, в то время как для дальнейшего использования этого метода идентификации для других групп грибов (таких как дерматофиты и нитчатые грибы) необходима дальнейшая разработка (прежде всего в протоколах подготовки образцов и библиотеках баз данных).

Сродни ситуации с бактериями, ошибочная идентификация или неидентификация грибковых родов и видов с помощью масс-спектрометрии MALDI-TOF в основном связана с ошибками, отсутствием или неполными эталонными спектрами в базах данных. Недостатком является то, что эталонные спектры, включенные в настоящее время в базы данных коммерчески доступных систем масс-спектрометрии MALDI-TOF, являются неполными.

Кроме того, спектральный сигнал, относящийся к нитчатым грибам, зависит от грибкового фенотипа, который включает в себя базидиоспоры, плодоносящее тело, поверхностный мицелий и субстратный мицелий. Кроме того, при выращивании на чашке с агаром вегетативный мицелий имеет многочисленные зоны, соответствующие разным возрастам или стадиям развития. Это может привести к неправильной идентификации и, следовательно, к разным результатам в одном и том же образце, поэтому крайне важно, чтобы базы данных включали подробную базу данных о множественных отпечатках с разных стадий развития нитчатых грибов для обеспечения правильной идентификации.

Точность, время и эффективность затрат

По сравнению с традиционными методами для идентификации микроорганизмов, масс-спектрометрия MALDI-TOF в большинстве случаев дает существенный выигрыш как в рабочем времени инженера / техника (подготовка образцов), так и во времени обработки (получение результатов с помощью автоматической аналитической процедуры).

Тем не менее, приобретение прибора для масс-спектрометрии MALDI-TOF, несомненно, является одним из самых дорогих капиталовложений для лаборатории клинической микробиологии. Это означает, что необходимо проводить адекватное обоснование затрат и анализ затрат, которые должны включать обязательные этапы контроля качества.