Новости химической науки > Масс-спектрометрия находит патогены

Разработанный исследователями из Лондона метод, в основе которого лежит масс-спектрометрия, позволяет экспрессно определять виды и штаммы бактериальных и грибковых патогенов. В медицине новая методика может использоваться для обнаружения инфекций, угрожающих жизни и здоровью пациентов, позволяя сберечь драгоценное время и подобрать наиболее эффективные антибиотики.

Обычным способом идентификации патогенных микроорганизмов в клиниках является бактериальный посев, который должен проводиться в микробиологических лабораториях с соблюдением всех необходимых условий, причем для получения окончательного результата культура должна высеиваться в течение нескольких дней. В последние годы были разработаны методы, не требующие высеивания образца микроорганизмов в питательную среду – такое определение микроорганизмов стало возможным благодаря тому, что для различных видов и даже различных штаммов микроорганизмов наблюдается различие в первичной структуре 16S-РНК. Хотя такой анализ можно провести быстрее, чем получить результаты бакпосева, он требует специальной подготовки образца и, в ряде случаев не может предоставить однозначный результат.

Методика, известная как масс-спектрометрия быстрой испарительной ионизации, заключается в том, что ток, проходящий через пару образующих щипцы электродов, испаряет содержащий микроорганизмы образец. Образующийся аэрозоль (темное облако) подается в камеру масс-спектрометра для анализа. (Рисунок из Anal. Chem. 2014, DOI: 10.1021/ac501075f)

Золтан Такац (Zoltan Takats) из Имперского Колледжа Лондона, разработавший новый метод, отмечает, что альтернативой секвенированию генов может стать масс-спектрометрия. Такой вывод был сделан на основе получения липидных профилей различных микроорганизмов и последующего применения этих молекулярных «отпечатков пальцев» для идентификации различных видов.

Для проверки гипотезы исследователи из группы Такаца решили проанализировать микрооорганизмы, выросшие при различных условиях, с помощью масс-спектрометрия быстрой испарительной ионизации [rapid evaporative ionization mass spectrometry (REIMS)]. Колонии анализируемых микроорганизмов отбирали с помощью устройства, напоминающего пару клещей. Пропускание тока через устройство приводит к образованию аэрозольного облака летучих в этих условиях соединений, главным образом представленное липидами, характерными для этой колонии микроорганизмов. На следующем этапе эти летучие вещества подаются в камеру масс-спектрометра для анализа.

Компьютерная программа анализирует зарегистрированные спектры и сравнивает их с известными липидными профилями, что позволило исследователям успешно различить 28 видов бактерий и пять видов грибков Candida fungi. Идентификация удавалась независимо от того, какова была численность бактерий в колонии, и часто проводилось с точностью 95%. Весь процесс идентификации от отбора колония до окончания работы программы и, соответственно, получения результатов идентификации микроорганизмов проходит от трех до пяти секунд. Чтобы определить возможность идентификации различных штаммов одной и той же бактерии исследователи проанализировали липидные профили семи штаммов Escherichia coli и обнаружили, что отличить один штамм от другого можно с вероятностью 90%.

Источник: Anal. Chem. 2014, DOI: 10.1021/ac501075f

метки статьи: #аналитическая химия, #биохимия, #медицинская химия