HMOTNOSTNÍ SPEKTROMETRIE V DIAGNOSTICE INFEKČNÍCH ONEMOCNĚNÍ

Význam tématu

Infekční onemocnění představují globálně jeden z nejzávažnějších zdravotních problémů, zejména u imunokompromitovaných pacientů. Houbové infekce postihují až jednu miliardu lidí a ročně končí 1,5 milionu případů úmrtím. Roste také výskyt bakteriálních kmenů odolných vůči antibiotikům a potřeba rychlé a spolehlivé diagnostiky mikrobiálních patogenů je zásadní pro úspěšnou léčbu i kontrolu šíření nemocí.

Cíle a přehled studie / článku

Článek shrnuje aktuální aplikace hmotnostní spektrometrie (MS) v klinické mikrobiologii i veterinární praxi. Popisuje metody a instrumentaci používané pro analýzu virů, bakterií, mykobakterií a vláknitých hub, včetně detekce rezistence a sledování léčby.

Použitá metodika a instrumentace

• MALDI-TOF MS (time-of-flight) pro rychlou identifikaci bakterií a hub – přístroje BioTyper (Bruker), SARAMIS (bioMérieux), Shimadzu.
• LC-MS pro kvantifikaci a zobrazování mikrobních sideroforů a jiných metabolit.
• MSI (imaging mass spectrometry) a nano-ESI pro vizualizaci distribuce mikrobiálních látek v prostředí a na biologických vzorcích.
• PCR-MS (Abbott PlexID) a experimen­tální techniky GEMMA, CDMS pro analýzu virových částic a nukleových kyselin.

Hlavní výsledky a diskuse

MS umožňuje:

• Rychlou identifikaci patogenů z kultivovaných vzorků během hodin až dnů, čímž nahrazuje časově náročná biochemická testování.
• Detekci molekulárních markerů (galaktomanan, beta-glukan) a rezistentních enzymů přímo ve vzorcích pro časné zahájení cílené terapie.
• Objevování nových antimikrobiálních látek ve společných kulturách díky analýze interakčních zón mezi mikroby.
• Prostorovou kartografii sekundárních metabolit na lidském těle i v krajině, s využitím 3D MSI.

Přínosy a praktické využití metody

• Zrychlení a automatizace identifikace patogenů v klinických laboratořích.
• Možnost sledovat účinnost léčby a včas odhalit rezistenci.
• Využití v epidemiologii a veterinární mikrobiologii pro kontrolu šíření patogenů v populaci i zemědělství.
• Objev nových léčivých látek a přirozených antimikrobiálních produktů.

Budoucí trendy a možnosti využití

Výzkum se zaměřuje na neinvazivní biomarkery v dechu a moči, single-cell MS pro detailní analýzu buněčných populací, subcelulární profilování a masivní 3D kartografii mikrobiálního metabolomu. Důležitou roli budou hrát siderofory jako specifické virulence faktory a jejich využití k rané diagnostice infekcí.

Závěr

Hmotnostní spektrometrie výrazně rozšířila možnosti diagnostiky infekčních onemocnění. Techniky MALDI-TOF, LC-MS a MSI umožňují rychlou, přesnou a komplexní analýzu mikrobiálních patogenů i sledování léčby. Další inovace v oblasti neinvazivních biomarkerů a prostorové vizualizace přispějí ke zlepšení klinické praxe a kontrole výskytu rezistentních kmenů.

Reference

1. Brown G. D., Denning D. W., Levitz S. M.: Science 336 (2012).
2. Prevots D. R., Marras T. K.: Clin. Chest Med. 36 (2015).
3. De Pauw B. a kol.: Clin. Infect. Dis. 46 (2008).
4. Anhalt J. P., Fenselau C.: Anal. Chem. 47 (1975).
5. Kaleta E. J. a kol.: Clin. Chem. 57 (2011).
6. Havlíček V., Lemr K., Schug K. A.: Anal. Chem. 85 (2013).
7. Sass G. a kol.: J. Bacteriol. 200 (2018).
8. Watrous J. a kol.: Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 109 (2012).
9. Nakatsuji T. a kol.: Sci. Transl. Med. 9 (2017).
10. Bebber D. P., Holmes T., Gurr S. J.: Global Ecol. Biogeogr. 23 (2014).