文章發(fā)表背景

      近日，一篇題為《Matrix assisted laser desorption time of flight massspectrometry (MALDI-TOF MS) in clinical microbiology》的文章發(fā)表在《Journal of Microbiological Methods（微生物方法學(xué)）》雜志上，作者Angeletti對基質(zhì)輔助激光解吸飛行時間質(zhì)譜（MALDI-TOF MS）在臨床微生物學(xué)中的應(yīng)用進(jìn)行了系統(tǒng)的綜述，以便讓相關(guān)研究人員對MALDI-TOF MS進(jìn)行微生物鑒定的歷史、現(xiàn)狀以及未來發(fā)展的方向有一個較為清晰的認(rèn)識。

       為獲得最有效的抗菌治療，開發(fā)和應(yīng)用新技術(shù)并及時分離鑒定微生物是至關(guān)重要的。目前膿毒癥指南建議應(yīng)盡快開始抗生素治療，最理想的情況是在第一小時內(nèi)得到治療，因此耗時較長的方法并不合適。除了分子技術(shù)之外，基質(zhì)輔助激光解吸電離飛行時間質(zhì)譜（MALDI-TOF MS）可用于快速鑒定大多數(shù)病原菌，MALDI-TOF可能是重癥感染微生物鑒定的補(bǔ)充方法。

       MALDI-TOF的發(fā)展歷程

       20世紀(jì)70年代，質(zhì)譜（MS）被提出作為細(xì)菌鑒定的新方法，但如果暴露在直接激光照射下，蛋白質(zhì)通常被破碎成失去完整性結(jié)構(gòu)的片段。隨后，田中在1988年和Karas等人報道了具有保護(hù)蛋白質(zhì)免受損傷功能的小分子基質(zhì)。此后經(jīng)歷了十年時間，第一個基于MS的MALDI -TOF鑒定系統(tǒng)被商業(yè)化。

       1994年，Cain等使用α-氰基-4-羥基肉桂酸作為基質(zhì)分子，證明了MALDI-MS蛋白質(zhì)譜可用于細(xì)菌的快速鑒定。在接下來的幾年中，該技術(shù)被成功應(yīng)用并作為細(xì)菌和真菌鑒定的一種簡單、快速的方法。2009年，MALDI -TOF進(jìn)入臨床微生物學(xué)，通過一系列的驗證之后得出了結(jié)論：“MALDI-TOF質(zhì)譜法是一種經(jīng)濟(jì)、有效、準(zhǔn)確的方法，可在1小時內(nèi)常規(guī)鑒定細(xì)菌分離株，并且在不久的將來可以替代革蘭染色和生化鑒定”。

       從2009年起，隨著臨床微生物學(xué)中細(xì)菌和真菌鑒定需求的不斷增多，相關(guān)應(yīng)用結(jié)果也呈現(xiàn)出了井噴式增長。此外，血液培養(yǎng)液和正常無菌液體陽性鑒定領(lǐng)域都有突破。

       MALDI TOF的可鑒定種類

       革蘭氏陰性菌鑒定

       在血液感染中，從陽性血液培養(yǎng)物中獲得的細(xì)菌顆粒應(yīng)用MALDI-TOF MS做鑒定，能快速鑒定出大約80％的病原體，在≥99％的病例中都是準(zhǔn)確的。此外，陸續(xù)開發(fā)的基于MALDI-TOF技術(shù)的新方法，可以區(qū)分出ESBL和非ESBL的革蘭氏陰性細(xì)菌。一系列的研究表明，MALDI -TOF MS用于鑒定ESBLs菌株是可行的，可廣泛用于臨床微生物實驗室的常規(guī)檢測。

       革蘭氏陽性菌鑒定

       研究顯示，MALDI-TOF MS是在種水平鑒定葡萄球菌的可靠方法。關(guān)于葡萄球菌鑒定的第一項研究來自Carbonelle團(tuán)隊，他們選定23個參考菌株的峰作為特征峰，用作快速鑒定臨床凝固酶陰性葡萄球菌（CoNS）分離株的數(shù)據(jù)庫。通過研究證明了MALDI-TOF-MS技術(shù)的穩(wěn)定性和高靈敏度，為識別這些微生物群體提供了寶貴的工具。

       厭氧菌鑒定

       用生化方法鑒定厭氧菌一直是一個難題，在最近的一項研究中，Handal等人評估了MALDI-TOF MS鑒定的可靠性，并與最常見的臨床相關(guān)厭氧菌（包括擬桿菌屬，梭菌屬，Prevotellaspp，F(xiàn)usobacterium spp和革蘭氏陽性厭氧菌）的16S rRNA測序相比較。作者報道：MALDI-TOF MS可正確鑒定該類別的厭氧菌，屬水平為95 %，種水平為87％，鑒定誤差主要在非脆弱性擬桿菌屬和革蘭氏陽性厭氧球菌。因此，MALDI -TOF MS被證明是一種鑒定厭氧菌的有效方法。

       真菌鑒定

       侵入性真菌以其危及生命的致病性越來越受到重視，特別是在免疫抑制患者中，因此開發(fā)可靠、快速和具有成本效益的方法來鑒定臨床相關(guān)真菌是至關(guān)重要的。在最近的薈萃分析中，包括33篇文章、涉及38項試驗和9977份真菌分離株，已經(jīng)成功評估了MALDI-TOF MS用于鑒定臨床致病真菌的準(zhǔn)確性，從薈萃分析中可發(fā)現(xiàn)，使用MALDI-TOF MS方法鑒定臨床致病真菌具有高準(zhǔn)確性的特點。

       菌血癥的微生物鑒定

       血培養(yǎng)的微生物鑒定對于提供快速的抗生素治療、提高患者的生存率至關(guān)重要。研究報道，使用MALDI-TOF后，平均鑒定時間從32小時顯著降低到6.5小時，每個患者的平均醫(yī)療成本也顯著降低。  

       正常無菌液體感染的微生物鑒定

       MALDI-TOF MS已成功應(yīng)用于直接鑒定腦脊液和尿液中的微生物，不再需要培養(yǎng)病原體。通過MALDI-TOF MS直接鑒定CSF中的細(xì)菌，可提供快速的細(xì)菌診斷并進(jìn)行早期的適當(dāng)治療。在最近的一份報告中，MALDI-TOF 顯示出高標(biāo)準(zhǔn)和準(zhǔn)確性，可用于直接鑒定尿標(biāo)本中的革蘭氏陰性細(xì)菌（≥105CFU / mL），也可用于快速準(zhǔn)確的診斷革蘭氏陰性菌引起的尿路感染。

       文章結(jié)論及未來應(yīng)用方向

       MALDI-TOF MS質(zhì)譜法代表了一種創(chuàng)新技術(shù)，它可應(yīng)用于臨床中快速準(zhǔn)確地鑒定細(xì)菌和真菌分離株。同時，它有助于節(jié)省實驗室的成本，并通過快速的微生物鑒定以降低患者的住院時間和死亡率。MALDI-TOF縮短了鑒定致病微生物所需的時間，但臨床的主要需求顯然是：獲得抗生素病原體在同一時間段的易感性，即藥敏試驗，因此開發(fā)新的快速方法是一項很大的挑戰(zhàn)。