Microorganism Identification and Molecular Profiling Using MALDI-TOF-MS - iDplus

Význam tématu

Rapidní a spolehlivá identifikace mikroorganismů je klíčová v klinické diagnostice, potravinářské a environmentální analýze. Moderní metody na bázi MALDI-TOF MS umožňují vysokou rychlost, minimální spotřebu reagencií a široké možnosti rozšíření databází pro cílené molekulární profilování.

Cíle a přehled studie / článku

Text představuje platformu iD plus pro identifikaci a molekulární profilování mikroorganismů pomocí MALDI-TOF MS. Představeny jsou různé konfigurace instrumentace, databázový software SARAMIS, workflow od přípravy vzorku až po výsledky za 1–2 minuty a ukázky aplikací ve výzkumu i praxi.

Použitá metodika a instrumentace

Metodika vychází z MALDI-TOF MS: vzorek kultivovaných bakterií, kvasinek či hub je nanesen na jednorázovou polymerní destičku FlexiMass-DS, doplněn matricí a analyzován laserem.

• iD plus Assurance – lineární MALDI-TOF pro rychlou identifikaci (SARAMIS, LaunchPad).
• iD plus Confidence – reflectron MALDI-TOF pro vysoké rozlišení a hmotnostní přesnost.
• iD plus Performance – MALDI TOF-TOF s MS/MS pro detailní strukturální analýzu.
• Software SARAMIS – databáze SuperSpectra, referenční spektra, hierarchické clusterování.
• Target Manager – správa informací o růstu, médiu a parametrech analýzy.

Hlavní výsledky a diskuse

Platforma dosahuje >95 % jednoznačné identifikace klinických vzorků během jedné minuty. SuperSpectra vznikají průměrně z osmi izolátů různé doby inkubace a médií, čímž se zvyšuje robustnost. Hierarchické clusterování umožňuje sledovat evoluční změny a definovat nové SuperSpectra pro specifické prostředí. Aplikace ukazují diferenciaci adulterované mozzarelly (kráva vs. vůl), detekci ESBL markerů u E. coli kombinací LC-MALDI a MS/MS, proteomické a lipidomické studie, taxonomii hmyzu, zooplanktonu či rybích druhů.

Přínosy a praktické využití metody

• Rychlost: identifikace za 1–2 minuty bez nutnosti sekvenační přípravy.
• Flexibilita: otevřená databáze, možnost přidávání nových druhů a vlastních SuperSpectra.
• Vysoká přesnost: ­lineární i reflectronové režimy, MS/MS pro strukturální charakterizaci.
• Snížení nákladů a hands-on času díky jednoduché přípravě a jednorázovým destičkám.
• Široké spektrum aplikací od kliniky, potravinářství po environmentální monitoring.

Budoucí trendy a možnosti využití

Integrace s automatizovanými LIMS, vyšší propustnost pomocí robotických systémů, rozšíření o ambientní ionizační techniky a nano­matrixové destičky. Využití umělé inteligence pro pokročilou analýzu spekter, real-time monitoring EPIZOOTIÍ a on-site diagnostiku. Kombinace s vysokoenergetickými MS/MS pro glykomiku, lipidomiku a sekvenování peptidů.

Závěr

Platforma iD plus je komplexní nástroj pro rychlou a přesnou identifikaci mikroorganismů a molekulární profilování. Díky modulární instrumentaci, výkonnému softwaru a otevřené databázi umožňuje široké spektrum výzkumných i diagnostických aplikací.

Reference

1. Pfuller R, Graser Y, Erhard M, Groenewald M. A novel flucytosine-resistant yeast species, Candida pseudoaaseri, causes disease in a cancer patient. J. Clin. Microbiol. 2011;49(12):4195–4202.
2. Rezzonico F, Vogel G, Duffy B, Tonolla M. Application of whole-cell MALDI-TOF MS for rapid identification and clustering analysis of Pantoea species. Appl. Environ. Microbiol. 2010;76(13):4497–4509.
3. Benagli C, Demarta A, Caminada A, Ziegler D, Petrini O, Tonolla M. A rapid MALDI-TOF MS identification database at genospecies level for clinical and environmental Aeromonas strains. PLoS ONE. 2012;7(10):e48441.
4. Le Coustumier A, Njamkepo E, Cattoir V, Guillot S, Guiso N. Bordetella petrii infection with long-lasting persistence in human. Emerg. Infect. Dis. 2011;17(4):612–618.
5. Vogel G et al. Development and validation of a protocol for cell line identification by MALDI-TOF MS. BMC Proc. 2011;5(Suppl 8):P45.
6. Volta P, Riccardi N, Lauceri R, Tonolla M. Discrimination of freshwater fish species by MALDI-TOF MS: a pilot study. J. Limnol. 2012;71(1):164–169.
7. Gomila M et al. Identification and diversity of multiresistant Corynebacterium striatum clinical isolates by MALDI-TOF MS and multigene sequencing. BMC Microbiol. 2012;12:52.
8. Müller P et al. Identification of Cryptic Anopheles mosquito species by molecular protein profiling. PLoS ONE. 2013;8(2):e57486.