引起人類疾病的病原微生物種類繁多。不同微生物菌株會(huì)導(dǎo)致不同程度的疾病，從普通感冒到可能危及生命的感染，如結(jié)核?。═B）。類似地，不同菌株對抗菌藥物的敏感性不同，有些菌株對多種藥物完全耐藥，有些菌株具有中等敏感性，有些菌株則對治療完全敏感。
抗生素耐藥性對全球健康構(gòu)成了嚴(yán)重威脅，并給全球醫(yī)療體系帶來巨大負(fù)擔(dān)。例如，耐多藥結(jié)核病（MDR-TB）仍然是公共衛(wèi)生危機(jī)和健康安全威脅，特別是在印度、印度尼西亞和中國等國。據(jù)世界衛(wèi)生組織（WHO）估計(jì)，2017年，有558000例對利福平（最有效的一線藥物）耐藥的新病例，其中457560例是耐多藥結(jié)核病[1]。微生物通常會(huì)進(jìn)化成新的菌株，因此人們正在尋找并開發(fā)出與之抗衡的新療法，以及檢測患者樣本中微生物的創(chuàng)新技術(shù)。
新漢諾威地區(qū)醫(yī)療中心（NHRMC）是北卡羅來納州威爾明頓的一家社區(qū)醫(yī)院，它配有技術(shù)領(lǐng)先的微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室用于微生物鑒定（ID）。實(shí)驗(yàn)室已投資最先進(jìn)的儀器，以確保其臨床醫(yī)生能夠盡快提供最合適的治療方法，以幫助抵抗抗生素耐藥性。
轉(zhuǎn)向質(zhì)譜
許多微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室依賴傳統(tǒng)的生化和培養(yǎng)技術(shù)來進(jìn)行微生物鑒定，這阻礙了臨床醫(yī)生獲取結(jié)果的速度。例如，在NHRMC，使用傳統(tǒng)方法進(jìn)行一次鑒定可能需要2到3天，而抗生素敏感性測試（AST）則可能需要五天。營養(yǎng)要求復(fù)雜的、生長緩慢的、無法存活或不可培養(yǎng)的微生物也很難用這些方法進(jìn)行鑒定，其中許多必須送到參考實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行進(jìn)一步的研究。
2016年基質(zhì)輔助激光解吸電離飛行時(shí)間質(zhì)譜（MALDI-TOF MS）技術(shù)被引入NHRMC，極大地縮短了微生物鑒定的周轉(zhuǎn)時(shí)間（TAT）。在檢驗(yàn)中，質(zhì)譜的鑒定率約為96%，高于傳統(tǒng)的生化方法（僅為82%）。此外，生化方法需要更長的時(shí)間，而且常常需要重新測試。在此期間，臨床醫(yī)生經(jīng)常給患者使用廣譜抗生素用以預(yù)防，這不僅成本高昂，而且會(huì)導(dǎo)致耐藥性的蔓延。
基于蛋白質(zhì)指紋技術(shù)，MALDI-TOF質(zhì)譜被用于細(xì)菌和酵母菌的分類與鑒定。專門的質(zhì)譜儀可以測量在所有微生物中都存在的高豐富蛋白質(zhì)。獲得的蛋白質(zhì)特征譜圖通過與經(jīng)FDA批準(zhǔn)的涵蓋厭氧菌、革蘭陽性細(xì)菌、革蘭陰性細(xì)菌以及酵母等在內(nèi)的333個(gè)不同群425種微生物的數(shù)據(jù)庫進(jìn)行比對，從而得到可靠、準(zhǔn)確的微生物鑒定結(jié)果。
轉(zhuǎn)變對患者的護(hù)理
引入MALDI-TOF 質(zhì)譜后，微生物鑒定的時(shí)間從3-5天縮短到1-2天。微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室不久后就實(shí)現(xiàn)了全自動(dòng)化，從而進(jìn)一步縮短了測試時(shí)間。這使得次日即可完成微生物鑒定，加快了確診時(shí)間，并使臨床醫(yī)生能夠更早地對患者采取針對性的治療方案。表1顯示了NHRMC在五種生物鑒定上所節(jié)省的時(shí)間。
MALDI-TOF質(zhì)譜的引入和對臨床重要微生物近乎實(shí)時(shí)的鑒定，可以更積極地促進(jìn)抗生素管理，降低MDR的發(fā)生率，以及迅速采取正確的感染控制措施。
MALDI-TOF 質(zhì)譜法不僅鑒定結(jié)果準(zhǔn)確可靠和周轉(zhuǎn)時(shí)間短，還能鑒定以前使用傳統(tǒng)微生物學(xué)方法無法鑒定的微生物。例如，某些患者接受牙科手術(shù)后發(fā)展為術(shù)后口腔感染。因?yàn)樵S多傳統(tǒng)的生化鑒定板不包括口腔細(xì)菌，所以導(dǎo)致口腔感染的微生物很難得到鑒定。該實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)在可以確定由口腔感染導(dǎo)致的敗血癥，而在過去，則會(huì)被送到參考實(shí)驗(yàn)室，從而導(dǎo)致針對性抗生素治療的嚴(yán)重延遲。
成本節(jié)約
向質(zhì)譜和自動(dòng)化轉(zhuǎn)變的主要推動(dòng)力之一是可以大大節(jié)省在鑒定和藥敏試驗(yàn)方面的費(fèi)用。自從引入MALDI-TOF 質(zhì)譜以來，實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)取得了一些顯著結(jié)果。抗生素治療的范圍縮小到60%的患者中，僅通過更快地提供明確的鑒定結(jié)果并逐步降低或停止使用抗生素即可節(jié)省200，000美元。
進(jìn)行生化測試的總成本也降低了。在使用MALDI-TOF 質(zhì)譜的第一年，醫(yī)院的輔助檢驗(yàn)成本降低了約100，000美元，并將技術(shù)人員的管理工作減少了約70%。預(yù)計(jì)下一年實(shí)驗(yàn)室試劑的輔助成本將再減少30，000-40，000美元。
MALDI-TOF 質(zhì)譜的準(zhǔn)確鑒定也節(jié)省了可觀的成本。使用該系統(tǒng)的鑒定成本約為1.90美元，而以前的生化鑒定方法成本則為8.57美元，即每個(gè)樣本的鑒定節(jié)省6.67美元。
案例
最重要的是，MALDI-TOF 質(zhì)譜對NHRMC的患者的恢復(fù)結(jié)果產(chǎn)生了直接影響。有位21歲的男性患者，因發(fā)燒和頭痛到急診室就診。他患有格雷夫斯?。ㄒ环N影響甲狀腺的自身免疫性疾?。┖透哐獕翰∈罚珶o其它突出的健康問題。
患者入院后，實(shí)驗(yàn)室收集血培養(yǎng)、尿液分析、化學(xué)和血液學(xué)資料。腦膜炎組和其它實(shí)驗(yàn)室檢查均呈陰性，入院后20小時(shí)血培養(yǎng)呈陽性（均為厭氧瓶）。革蘭染色呈革蘭陰性細(xì)長棒狀，并在兩天內(nèi)進(jìn)行繼代培養(yǎng)。第二天，醫(yī)生要求查看培養(yǎng)物，培養(yǎng)物在18小時(shí)（入院后38小時(shí)）出現(xiàn)有氧生長。
MALDI-TOF 質(zhì)譜鑒定發(fā)現(xiàn)該生物為壞死梭桿菌，它是萊米爾綜合征的致病菌，可導(dǎo)致敗血癥等嚴(yán)重并發(fā)癥。結(jié)果立即通知醫(yī)生，病人改服頭孢曲松和甲硝唑，劑量高于標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量。病人入院后已服用頭孢曲松，但劑量要低得多。在治療方案改變后的6小時(shí)內(nèi)，患者反應(yīng)良好，并在入院44小時(shí)后從重癥監(jiān)護(hù)室（ICU）轉(zhuǎn)移到普通病房。如果沒有這種更快速的鑒定，治療方案的改變可能會(huì)慢得多，可能導(dǎo)致患者在重癥監(jiān)護(hù)室（ICU）停留更久、住院時(shí)間更長，臨床結(jié)果也可能很糟糕。
未來的傳染病治療
MALDI-TOF質(zhì)譜之類的先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用，為研究人員和醫(yī)療保健提供者提供了有力工具，幫助他們與最具挑戰(zhàn)性的病原體作斗爭。如果沒有確定的感染性微生物的鑒定結(jié)果，臨床醫(yī)生只能提供廣譜抗菌藥物，這種治療策略不僅昂貴，而且還對抗生素耐藥性的傳播造成更高的風(fēng)險(xiǎn)。通過在更短的時(shí)間內(nèi)告知臨床醫(yī)生確切的鑒定結(jié)果，可以更快地對患者使用特定的、有針對性的抗生素，從而節(jié)省成本、縮短住院時(shí)間，還有助于抵抗持續(xù)存在的MDR威脅。
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