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質譜法微生物鑒定基本原理

【摘要】:
VITEKMS作爲梅裏埃微生物鑒定的産品,可以在一分鍾內完成鑒定過程,是很多鑒定産品望塵莫及的,對于這麽好用的設備,它的工作原理確讓很多人覺得高高在雲端,不是很好理解.今天小編就和大家一起來扒扒.其實大家會發現其實沒有想象的複雜.微生物鑒定基本原理?利用不同菌種菌體全蛋白質量指紋圖譜差異鑒定微生物(如下圖),屬于分析菌體組成成分的化學分類方法。?微生物鑒定主要步驟?VITEKMS采用基質輔助激光解

VITEK MS作为梅里埃微生物鉴定的产品,可以在一分钟内完成鉴定过程,是很多鉴定产品望尘莫及的,对于这么好用的设备,它的工作原理确让很多人觉得高高在云端,不是很好理解.今天小编就和大家一起来扒扒.其实大家会发现其实没有想象的复杂.

微生物鑒定基本原理

 

利用不同菌種菌體全蛋白質量指紋圖譜差異鑒定微生物(如下圖),屬于分析菌體組成成分的化學分類方法。

 

微生物鑒定主要步驟

 

VITEK MS采用基质辅助激光解吸电离-飞行时间(MALDI-TOF)技术获取蛋白分子质谱。鉴定过程分为两部分:

1. 获取待鉴定菌种的蛋白质谱;

 

2. 与数据库菌种的质谱比较、分析得到鉴定结果(如下图)。

 

 

下面我们详细的看下VITEK MS质谱获取、数据库比较分析过程。

 

VITEK MS由RUO(仅科研用)和IVD(常规鉴定用)2个数据库组成。

 

數據庫—RUO

 

采用质谱与质谱匹配模式。简单讲就是数据库保存的是标准菌株和典型菌株的质谱,待鉴定菌质谱与数据库的质谱逐一匹配,相似度高者鉴定为该菌种的概率就高。VITEK MS RUO鉴定数据库,即SARAMIS (Spectral ARchive And Microbial Identification System),于1998年建库,2004年首次在临床实验室应用,是MALDI-TOF MS问世后最早建立的质谱数据库,由参考质谱(Reference Spectra)和超级质谱(SuperSpectra)组成。

 

1.參考質譜:由每種菌建庫時收集的標准菌株和典型菌株獲取的所有質譜組成。優點是對建庫菌株數量要求低,1株或幾株典型菌即可建庫,但鑒定時需要待測菌質譜與建庫菌質譜峰與峰匹配,影響因素較多。

 

2.超級質譜:在每種菌大量參考質譜基礎上,篩選40個左右的特異性質譜峰組成。優點是待測菌質譜峰只需要與這40個左右特異峰相匹配,若全部匹配則鑒定結果可信度最高,依次遞減。超級質譜鑒定結果准確性高,但要求收集的建庫菌株數量較多。

 

所以,VITEK MS RUO鉴定微生物就是待測菌質譜首先與超級質譜匹配,如果鑒定可信度小于75%時再與參考質譜匹配,但結果以相似性%表示。

 

 

數據庫—IVD

 

采用Bin权重矩阵分析模式,于2009-2010年研发,借鉴SARAMI超级质谱鉴定的优点,使传统的质谱比对实现了数值化,此称为高级质谱分析系统(Advanced Spectra Classifier,ASC)。

 

 1. Bin:一种数据处理方式,在此用于将获取的质谱(3000-17000 Da,微生物主要鉴定信息在此范围)分配在1300个bin(区间)中(如下图)。

 

2.權重:表示每个bin的质谱峰在菌种鉴定时的特异性高低,权重在+15(阳性特异性峰)~-15(阴性特异性峰)之间。阳性特异性峰是指只有该建库菌种具有的质量峰(最高权重为+15)。阳性特异峰需要收集每种菌大量的代表菌株(如大肠埃希菌建库收集了486株菌)获取质谱后确定。阴性特异性峰则是指除建库菌之外的所有质量峰。如果建库菌株有的有该质量峰、有的没有,则权重依次递减。类似确定某种菌的某个生化试验阳性率,所有菌株99%阳性,则该试验特异性高(阳性特异性)。如果所有菌株99%为阴性,否定该菌的特异性则高(阴性特异性)。例如用生化试验(阳性特异性)鉴定为嗜麦芽窄食单胞菌,但药敏试验对亚胺培南高度敏感(阴性特异性)。则该鉴定结果的正确性可疑或被否定。因此,VITEK MS IVD系统为保证结果的准确性,鉴定菌种时既考虑阳性峰的特异性,同时也兼顾阴性峰的特异性。

 

3.  Bin权重矩阵:數據庫中由每種菌Bin的質譜峰權重組成的數值陣列稱爲Bin權重矩陣(如下圖)。

 

所以,VITEK MS IVD系统鉴定微生物就是

待測菌獲取的質譜分配在1300個Bin中,與標本准備時所選數據庫(細菌或真菌)每個菌種比對,待測菌標化的質譜峰強度(在Myla點擊結果後下方的圖形縱坐標值即是)×數據庫菌種對應Bin權重值得出該Bin的一個數值,所有1300個Bin的數值相加得到待測菌與數據庫某個菌的比對值(Score),該值的大小與最後鑒定爲數據庫相應菌種的可信度相關(如下圖)。