MALDI-TOF MS 在侵袭性真菌感染病原真菌鉴定中的应用

姜长宏、龙军、华夏,《实用医学杂志》2015 年第 31 卷第 17 期(pp.2902-2904)。南方医科大学珠江医院检验医学部。基金项目:广东省科技计划项目(2012B031800126)。

一句话结论

MALDI-TOF MS(质谱法)鉴定侵袭性真菌快、便宜、操作简便,但本研究中准确率(85.7%)低于传统 Vitek2 生化鉴定(100%),瓶颈在于标本前处理难以统一规范、蛋白提取程序不一致以及图谱数据库覆盖不足。

研究设计

  • 标本:2013-01 ~ 2014-03 珠江医院住院部 35 例静脉血或脑脊液培养真菌阳性标本(无菌体液分离株)
  • 三套方法互证:
    1. MALDI-TOF MS(bioMérieux VITEK MS)
    2. Vitek2 全自动微生物鉴定系统(传统生化法对照组)
    3. 分歧样本用 ITS2(核糖体 RNA 内转录间隔区 2)序列分析作最终裁决(GenBank blastn,identity >98% 定到种)
  • 仪器:DENSICHECK 比浊仪、VITEK 2、VITEK MS(均为 bioMérieux);PCR 相关用 Eppendorf / Bio-Rad

关键技术流程

质谱法(VITEK MS)

  1. 真菌阳性培养瓶颠倒摇匀,无菌注射器取菌液转种沙保弱培养基,37°C 培养 48h
  2. 菌落涂靶板 → 加 0.5 μL MS-FA(甲酸,酵母前处理液)→ 干燥 → 加 1 μL MS-CHCA 基质液(α-氰基-4-羟基肉桂酸)→ 上机获取蛋白质谱 → 与数据库比对出结果

ITS2 序列确证

  • 单菌落 + 50 μL Lysis Buffer 搅动 → 80°C 热变性 15 min → 离心取 5 μL 上清作 PCR 模板
  • 通用引物 ITS86-F / ITS4-R,目的片段 194~494 bp;94°C 变性、57°C 退火、72°C 延伸,30 循环
  • 华大基因测序,GenBank blastn 比对,同一性 >98% 定义到种

核心结果

方法正确鉴定准确率
MALDI-TOF MS30/3585.7%
Vitek2 生化法35/35100%

菌种分布:白假丝酵母 15、近平滑假丝酵母 5、热带假丝酵母 5、光滑球拟假丝酵母 4、新型隐球菌 4、季也蒙假丝酵母 1、葡萄牙假丝酵母 1。

5 例质谱误判全部由 ITS2 纠正,误判模式很有规律——全发生在近缘种之间:

菌株Vitek2MALDI-TOF MS(错)ITS2(真)
37330白假丝酵母粗状假丝酵母白假丝酵母
38066热带假丝酵母发酵地霉热带假丝酵母
38144热带假丝酵母小红酵母热带假丝酵母
36648葡萄牙假丝酵母粗状假丝酵母葡萄牙假丝酵母
30925近平滑假丝酵母铁红酵母近平滑假丝酵母

讨论要点

  • 侵袭性真菌病多发生在重大危急病基础上(器官移植、血液病、肿瘤、免疫受损),病情转归差,多数患者死亡或放弃治疗——主要瓶颈是传统鉴定/药敏结果出来太晚,错过治疗窗口,这正是质谱快速鉴定的临床价值所在
  • Vitek2 原理:数值分类法,多选代表性生化反应 → 数据库比对 → 输出编码和 ID%;不同厂家数据库不相同
  • 质谱误判原因分析:无菌体液标本前处理难统一、蛋白提取程序不一致;且本研究样本的质谱准确率低于国内外既往报道
  • 结论展望:随着 MALDI-TOF MS 操作统一规范 + 图谱数据库完善,有望成为日常临床微生物鉴定的理想工具

对临床质谱仪项目的启示(关联 临床质谱仪研制专项)

  1. 前处理标准化是质谱鉴定准确率的命门——同一菌株、不同提取流程可能出不同谱图;做仪器/软件时应把前处理 SOP 固化进工作流
  2. 谱库覆盖度和近缘种分辨力是核心壁垒——误判集中发生在假丝酵母属等近缘种间,说明纯谱图比对在种间蛋白相似度高的类群上有天然局限
  3. 软件架构启示:鉴定结果应输出置信度分级 + 分歧时提示送序检确证(本研究三方法互证的架构就是参考范式)
  4. 该文属云盘 /工作相关/Personnal/2017工作/质谱仪软件架构资料调研/质谱仪应用/ 系列,是当年质谱软件架构调研的应用侧材料(临床微生物鉴定场景)

待确认

  • 文件名中”省略”为云盘原文件名截断标记,完整标题应为”基质辅助激光解析电离飞行时间质谱仪在侵袭性真菌感染病原真菌鉴定中的应用”