НОВЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ ДЛЯ ИДЕНТИФИКАЦИИ И ТИПИРОВАНИЯ STAPHYLOCOCCUS spp. МЕТОДОМ MALDI-TOF МАСС-СПЕКТРОМЕТРИИ

Обложка


Цитировать

Полный текст

Аннотация

Резюме. Масс-спектро-профили микроорганизмов, получаемые с помощью времяпролетной матрице-ассоциированной лазерной десорбции/ионизациии (MALDI-TOF) масс-спектрометрии являются источником информации о пептидных профилях, которая может быть использована для идентификации и типирования. Разнообразие технических и биоинформационных решений затрудняет формирование единой базы масс-спектро-профилей. Бактерии рода Staphylococcus являются одними из наиболее изученных объектов для идентификации с помощью MALDI-TOF масс-спектрометрии, а также являются частыми возбудителями внутрибольничных инфекций, в особенности среди иммунокомпрометрированных пациентов. Методы быстрой дифференцировки нозокомиальных, полирезистентных и высоковирулентных изолятов Staphylococcus spp. позволят снизить летальность среди ослабленных и иммунокомпрометированных пациентов. Целью исследования была оценка сопоставимости и воспроизводимости результатов идентификации и типирования Staphylococcus spp. с помощью MALDI-TOF масс-спектрометрии. Сравнительные исследования 292 изолятов Staphylococcus spp., выделенных из клинических образцов на базе многопрофильного стационара СЗГМУ им. И.И. Мечникова проводили с помощью MALDI-TOF масс-спектрометрометров «BactoSCREEN ID» (ООО «Литех», Россия) и Bruker Biotyper 3.1 (Bruker GmBH, Германия). Сопоставимость результатов видовой идентификации Staphylococcus spp. составляла 95,9%; причем среди неправильно идентифицированных изолятов изолятов 12 (4,1%) составляли идентифцированные с помощью Bruker Biotyper 3.1 и 3 изолята (1,1%) Staphylococcus spp. с помощью BactoSCREEN ID. Повторная идентифкация нивелировала различия между используемыми системами. Выявили, что способ экстракции белков не влиял на надежность видовой идентификации Staphylococcus spp. с использованием сравниваемых библиотек данных (÷2, p > 0,05) в отличие от внутривидового типирования (÷2, p < 0,0001). Масс-спектры Staphylococcus spp. при использовании различных протоколов экстракции различались по уровню интенсивности пиков диапазонов масс до 4000 m/z, 5300±600 m/z и 6500±500 m/z и более 7000 m/z. Пики низкомолекулярных пептидов выявляли при полной экстракции белка в отличии от пробоподготовки на поверхности мишени. Для формирования унифицированного протокола обработки масс-спектро-профилей проводили оценку надежности базовых статистических величин (мода, медиана, максимум, минимум и среднее арифметическое). Анализ медианы масс-спектро-профилей рекомендуется использовать для воспроизводимости и стабильности результатов внутривидового типирования Staphylococcus spp. с помощью MALDI-TOF масс-спектрометрии. В результате сравнительных исследований выявили, что две системы для MALDI-TOF масс-спектрометрия надежно идентифицируют Staphylococcus spp., а для типирования требуется унификация пробоподготовки и биоинформационного анализа.

Об авторах

А. С. Степанов

Северо-Западный государственный медицинский университет им. И.И. Мечникова, Санкт-Петербург

Автор, ответственный за переписку.
Email: aleksandr.stepanov@szgmu.ru

ассистент кафедры медицинской микробиологии 

195067, Россия, Санкт-Петербург, Пискаревский пр., 47
Тел.: 8 (921) 897-10-13 (моб.)

Россия

Н. В. Васильева

Северо-Западный государственный медицинский университет им. И.И. Мечникова, Санкт-Петербург

Email: fake@neicon.ru
д.б.н., профессор, зав. кафедрой медицинской микробиологии Россия

Список литературы

  1. Гостев В.В., Калиногорская О.С., Черненькая Т.В., Науменко З.С., Ворошилова Т.М., Захарова Ю.А., Хохлова О.Е., Круглов А.Н., Сидоренко С.В. Антибиотикорезистентность метициллинорезистентных Staphylococcus aureus, циркулирующих в Российской Федерации // Антибиотики и химиотерапия. 2015. Т. 60, № 1–2. C. 3–9. [Gostev V.V., Kalinogorskaya O.S., Chernenkaya T.V., Naumenko Z.S., Voroshilova T.M., Zakharova Yu.A., Khokhlova O.E., Kruglov A.N., Sidorenko S.V. Antibiotic resistance of MRSA in Russian Federation. Antibiotiki i khimioterapiya = Antibiotics and Chemotherapy, 2015, vol. 60, no. 1–2, pp. 3–9. (In Russ.)]
  2. Козлова Н.С., Баранцевич Е.П., Баранцевич Н.Е. Антибиотикорезистентность стафилококков, выделенных из крови // Научное обозрение. 2014. № 3. C. 184–189. [Kozlova N.S., Barantsevich E.P., Barantsevich N.E. Antibiotic resistance of staphylococci isolated from blood. Nauchnoe obozrenie = Scientific Review, 2014, no. 3. pp. 184–189. (In Russ.)]
  3. Albrethsen J. Reproducibility in protein profiling by MALDI-TOF mass spectrometry. Clin. Chem., 2007, vol. 53, no. 5, pp. 852– 858. doi: 10.1373/clinchem.2006.082644
  4. Böhme K., Fernández-No I.C., Barros-Velázquez J., Gallardo J.M., Cañas B., Calo-Mata P. Comparative analysis of protein extraction methods for the identification of seafood-borne pathogenic and spoilage bacteria by MALDI-TOF mass spectrometry. Analyt. Methods, 2010, vol. 2, no. 12, pp. 1941–1947. doi: 10.1039/C0AY00457J
  5. Camoez M., Sierra J.M., Dominguez M.A., Ferrer-Navarro M., Vila J., Roca I. Automated categorization of methicillin-resistant Staphylococcus aureus clinical isolates into different clonal complexes by MALDI-TOF mass spectrometry. Clin. Microbiol. Infect., 2016, vol. 22, no. 2, pp. 161.e1–161.e7. doi: 10.1016/j.cmi.2015.10.009
  6. Chen X.-P., Li W.G., Zheng H., Du H.Y., Zhang L. Extreme diversity and multiple SCCmec elements in coagulase-negative Staphylococcus found in the Clinic and Community in Beijing, China. Ann. Clin. Microbiol. Antimicrob., 2017, vol. 16: 57. doi: 10.1186/s12941-017-0231-z
  7. Gibb S., Strimmer K. MALDIquant: a versatile R package for the analysis of mass spectrometry data. Bioinformatics (Oxford, England), 2012, vol. 28, no. 17, pp. 2270–2271. doi: 10.1093/bioinformatics/bts447
  8. Jamal W., Albert M.J., Rotimi V.O. Real-time comparative evaluation of bioMerieux VITEK MS versus Bruker Microflex MS, two matrix-assisted laser desorption-ionization time-of-flight mass spectrometry systems, for identification of clinically significant bacteria. BMC Microbiology, 2014, vol. 1, no. 14: 289. doi: 10.1186/s12866-014-0289-0
  9. Lee M., Chung HS., Moon HW., Lee SH., Lee K. Comparative evaluation of two matrix-assisted laser desorption ionization time-of-flight mass spectrometry (MALDI-TOF MS) systems, Vitek MS and Microflex LT, for the identification of Grampositive cocci routinely isolated in clinical microbiology laboratories. J. Microbiol. Methods, 2015, vol. 113, pp. 13–15. doi: 10.1016/j.mimet.2015.03.020
  10. Patel R. MALDI-TOF MS for the diagnosis of infectious diseases. Clin. Chem., 2015, vol. 61, no. 1, pp. 100–111.
  11. Ryan C.G., Clayton E., Griffin W.L., Sie S.H., Cousens D.R. SNIP, a statistics-sensitive background treatment for the quantitative analysis of PIXE spectra in geoscience applications. Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. B., 1988, vol. 34, pp. 396–402. doi: 10.1016/0168-583X(88)90063-8
  12. Schulthess B., Brodner K., Bloemberg G.V., Zbinden R., Böttger EPP., Hombach M. Identification of Gram-positive cocci by use of matrix-assisted laser desorption ionization–time of flight mass spectrometry: comparison of different preparation methods and implementation of a practical algorithm for routine diagnostics. J. Clin. Microbiol., 2013, vol. 51, no. 6, pp. 1834–1840. doi: 10.1128/JCM.02654-12
  13. Schulthess B., Bloemberg G.V., Zbinden R., Böttger E.C., Hombach M. Evaluation of the Bruker MALDI Biotyper for identification of gram-positive rods: development of a diagnostic algorithm for the clinical laboratory. J. Clin. Microbiol., 2014, vol. 52, no. 4, pp. 1089–1097. doi: 10.1128/JCM.02399-13
  14. Schuster D., Josten M., Janssen K., Bodenstein I., Albert C., Schallenberg A., Gajdiss M., Sib E., Szekat C., Kehl K., Parčina M., Hischebeth G.T.R., Bierbaum G. Detection of methicillin-resistant coagulase-negative staphylococci harboring the class A mec complex by MALDI-TOF mass-spectrometry. Int. J. Med. Microbiol., 2018, vol. 308, no. 5, pp. 522–526. doi: 10.1016/j.ijmm.2018.05.001
  15. Seng P., Fournier PE., La Scola B., Drancourt M., Raoult D. MALDI-TOF-mass spectrometry applications in clinical microbiology. Future Microbiol., 2010, vol. 5, no. 11, pp. 1733–1754. doi: 10.2217/fmb.10.127
  16. Staphylococcus aureus subtyping for MRSA detection. URL: https://www.bruker.com/products/mass-spectrometry-and-separations/maldi-biotyper-for-microbiological-research/mbt-subtyping-software-module/staphylococcus-aureus-subtyping-for-mrsa-detection.html (21.11.2017)
  17. Wang H.-Y., Lee T.Y., Tseng Y.J., Liu T.P., Huang K.Y., Chang Y.T., Chen C.H., Lu J.J. A new scheme for strain typing of methicillin-resistant Staphylococcus aureus on the basis of matrix-assisted laser desorption ionization time-of-flight mass spectrometry by using machine learning approach. PLoS One, 2018, vol. 13, no. 3, pp. e0194289. doi: 10.1371/journal.pone.0194289
  18. Westblade L.F., Garner O.B., MacDonald K., Bradford C., Pincus D.H., Mochon A.B., Jennemann R., Manji R., Bythrow M., Lewinski M.A., Burnham C.-A.D., Ginocchio C.C. Assessment of reproducibility of matrix-assisted laser desorption ionization-time of flight mass spectrometry for bacterial and yeast identification. J. Clin. Microbiol., 2015, vol. 53, no. 7, pp. 2349–2352. doi: 10.1128/JCM.00187-15
  19. Wolters M., Rohde H., Maier T., Belmar-Campos C., Franke G., Scherpe S., Aepfelbacher M., Christner M. MALDI-TOF MS fingerprinting allows for discrimination of major methicillin-resistant Staphylococcus aureus lineages. Int. J. Med. Microbiol., 2011, vol. 301, no. 1, pp. 64–68. doi: 10.1016/j.ijmm.2010.06.002

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Степанов А.С., Васильева Н.В., 2018

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International License.
СМИ зарегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор).
Регистрационный номер и дата принятия решения о регистрации СМИ: серия ПИ № ФС 77 - 64788 от 02.02.2016.


Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах