Быстрая идентификация комплекса Mycobacterium tuberculosis с помощью масс-спектрометрии: апробация концепции (аннотация)Быстрая идентификация комплекса Mycobacterium tuberculosis с помощью масс-спектрометрии: апробация концепции
Различие между вариантами M. tuberculosis, образующими комплекс Mycobacterium tuberculosis (MBTC), имеет значение для непосредственного медицинского обслуживания пациентов.
Хотя обнаружение MBTC с помощью ПЦР в реальном времени непосредственно в клинических образцах в настоящее время широко используется для рутинного скрининга туберкулеза, этот метод не позволяет идентифицировать виды внутри комплекса. В рутинной клинической микробиологии такая идентификация достигается путем исследования последовательности ДНК с использованием коммерчески доступных линейных зондовых анализов и, в лучшем случае, путем секвенирования всего генома (WGS) колонии. Однако эти методы требуют специального оборудования, которое может быть недоступно в местах оказания медицинской помощи, а получение результатов занимает несколько дней.
Матрично-ассистированная лазерная десорбционная ионизация-время-пролетная масс-спектрометрия (MALDI-TOF-MS) - широко применяемый метод для рутинной идентификации бактерий в лабораториях клинической микробиологии. Это быстрый и недорогой метод идентификации видов бактерий, который также регулярно используется для идентификации микобактерий. Однако MALDI-TOF-MS страдает тем же ограничением, что и ПЦР в реальном времени, то есть невозможностью дифференцировать виды MBTC на основе совпадения сходного пептидного профиля. Таким образом, специфическая идентификация видов туберкулеза с помощью этого метода в настоящее время невозможна.
В нашем исследовании мы изучили пептидный профиль изолятов MBTC для выявления соответствующих биомаркеров, специфичных для одного или нескольких видов, что может обеспечить быстрый и экономически эффективный метод скрининга. Этот метод особенно полезен для дифференциации групп изолятов с похожими спектрами и неотличим от неселективного метода сопоставления образцов, такого как биотипирование. Он основан на идентификации соответствующих специфических пиков в наборе спектральных данных MALDI-TOF от изолятов, уже идентифицированных другим методом на уровне вида, подвида или варианта, чтобы сосредоточиться на сопоставлении спектров на этих пиках.
В предыдущих исследованиях этот подход использовался для отличия метициллин-резистентных клонов Staphylococcus aureus от нерезистентных (Camoez et al., 2016; Wang et al., 2018) или различных серотипов Streptococcus pneumoniae (Nakano et al., 2015) непосредственно в спектрах MALDI-TOF. Применение этого метода для различения подвидов микобактерий показало его эффективность на комплексе Mycobacterium abscessus (Fangous et al., 2014) и на MBTC в конкретной ситуации M. bovis из ветеринарных образцов (Bacanelli et al., 2019). Таким образом, настоящее исследование является первым, в котором изучается дифференциация клинически значимых видов MBTC с использованием MALDI-TOF MS и соответствующего программного обеспечения.
По результатам данного исследовании мы сообщаем о беспрецедентно точной дискриминации сложных видов M. tuberculosis с помощью MALDI-TOF-MS, с WGS в качестве сравнительного референсного стандарта. На первом этапе оптимизированная экстракция пептидов, примененная к 36 изолятам, идентифицированным в пяти из 11 вариантов M. tuberculosis complex с помощью WGS, дала 139 MALDI-TOF-спектров, которые были использованы для определения биомаркеров, представляющих интерес и способствующих дифференциации между вариантами. На втором этапе 70/80 (88%) других изолятов были правильно классифицированы с помощью алгоритма, основанного на специфических пиках. Данное исследование является первым, в котором сообщается о методе MALDI-TOF-MS для дискриминации микобактерий комплекса M. tuberculosis, который легко реализуется в лабораториях клинической микробиологии.
Мы считаем, что этот метод скрининга является эффективным, быстрым и недорогим, который уточняет идентификацию в рамках MCTB, представляя положительную предсказательную ценность 100%, указывая на то, что наблюдение идентифицированных пиков в спектрах приводит к подтверждению идентификации изолятов как M. tuberculosis.
