One of the possible usages of MALDI–TOF MS is identification of microorganisms. It is highly accurate and faster than other methods and suitable for a large area of microorganisms. But unfortunately cannot reliably differentiate some closely related species. Often, it is possible to detect pathogenic organisms and use their accurate determination for monitoring environment, food processing or clinical diagnostics. Data obtained from mass spectra are compared with library of microorganisms and result of this was agreement or disagreement of microorganisms with specific spectrum.
Cíl práce: Ověřit možnosti metody MALDI TOF MS pro rychlou identifikaci vybraných původců bakteriálních zoonóz izolovaných Z různých druhů materiálů v reálných podmínkách rutinního provozu laboratoře. Materiál a metodika: Od srpna 2010 do dubna 2015 bylo metodou MALDI TOF MS na přístroji Microflex LT (Bruker Daltonics) provedeno celkem 4 174 identifikací vybraných původců bakteriálních zoonóz (Salmonella spp., Campylobacter jejuni, Campylobacter coli, Listeria monocytogenes, Yersinia enterocolitica, Yersinia pseudotuberculosis, Francisella tularensis, Brucella melitensis, Brucella suis a Cronobacter sakazakií). Bakteriální izoláty byly připraveny k testování jednoduchou přípravou vzorku pomocí zakápnutí bakteriální kultury na terčíku kovové destičky speciální matricí. Vyhodnocení výsledků proběhlo pomocí standardního protokolu programem MALDI Biotyper v provozních podmínkách. Výsledky: U 74,8 % testovaných izolátů sledovaných bakteriálních druhů bylo dosaženo hodnoty identifikačního skóre (IS) v rozmezí 2-3, což z hlediska interpretace výsledku představuje v praxi uspokojivý výsledek. Urychlení diagnostiky bakterií Campylobacter spp. a Listeria monocytogenes testováním suspektních kultur získaných přímo ze selektivně-diagnostických půd v těchto případech snížío identifikační skóre. Závěr: MALDI TOF MS je vhodná a rychlá metoda k identifikaci sledovaných původců bakteriálních zoonóz.
Objective: To verify whether the MALDI TOF MS method can be used for rapid identification of selected zoonotic bacterial pathogens isolated from various types of materials in the real conditions of routine laboratory work. Material and methods: Between August 2010 and April 2015, the Bruker's MALDI TOF MS system was used for 4,174 identifications of selected zoonotic bacterial pathogens (Salmonella spp., Campylobacter jejuni, Campylobacter coli. Listeria monocytogenes, Yersinia enterocolitica. Yersinia pseudotuberculosis, Francisella tularensis, brucella melitensis. Brucella suis and Cronobacter sakazakii). The samples were prepared for the test by simply mixing a bacterial culture with a matrix on a steel target plate. The results were evaluated with a standard protocol of the system using the MALDI Biotyper software under operating conditions. Results: In 74.8% of the tested isolates of the above bacterial species, the identification scores ranged between 2 and 3, which is satisfactory for result interpretation in routine practice. Acceleration of identification of Campylobacter spp. and Listeria monocytogenes by testing suspicious cultures obtained directly from selective-diagnostic media decreased the identification scores in these cases. Conclusion: MALDI TOF MS is a suitable and rapid method for identification of the selected zoonotic bacterial pathogens.
- MeSH
- Bacteriological Techniques methods instrumentation utilization MeSH
- Clinical Laboratory Techniques MeSH
- Humans MeSH
- Ribosomal Proteins analysis MeSH
- Spectrometry, Mass, Matrix-Assisted Laser Desorption-Ionization * methods utilization MeSH
- Zoonoses * microbiology MeSH
- Animals MeSH
- Check Tag
- Humans MeSH
- Animals MeSH
- Publication type
- Research Support, Non-U.S. Gov't MeSH
Úvod: Včasná a kauzální aplikace antibiotik u pacientů s pozitivní hemokulturou patří mezi základní předpoklady úspěšné léčby infekce. Izolace a následná identifikace bakterií z hemokultury klasickými (kultivačními) metodami však může trvat až několik dní. MALDI-TOF MS patří mezi metody, které umožňují rychlou identifikaci bakterií, a to nejen kultur z kultivačních médií, ale i přímo v klinickém materiálu. Metodika: Do studie byly zařazeny vzorky pozitivních hemokultur, které byly v letech 2016 až 2018 odebrány od pacientů Fakultní nemocnice Olomouc a následně byly vyšetřeny na Ústavu mikrobiologie Lékařské fakulty Univerzity Palackého v Olomouci. Vzorky pozitivních hemokultur byly zpracovány pomocí vlastního modifikovaného postupu, zahrnujícího odstranění krevních buněk pomocí centrifugace za nižších otáček. Následně byla pomocí centrifugace za vyšších otáček a promývání vzorku získána peleta, která byla testována pomocí MALDI-TOF MS. Výsledky: Ve studii bylo metodou přímé identifikace vyšetřeno celkem 110 pozitivních hemokultur. Správná identifikace na úrovni druhu byla vyšší u gramnegativních bakterií (88 %) v porovnání s grampozitivními bakteriemi (79 %) a také u nich bylo dosaženo vyšších hodnot identifikačního skóre. Hodnota identifikačního skóre vyšší nebo rovna než 2,0 byla u 62 % hemokultur obsahujících gramnegativní bakterie a 17 % hemokultur obsahujících bakterie grampozitivní. Hodnota identifikačního skóre v rozmezí 1,7–2,0 byla zjištěna u 21 % hemokultur gramnegativních a 33 % hemokultur s grampozitivními bakteriemi. Závěr: Přímá identifikace mikroorganismů z pozitivních hemokultur metodou MALDI-TOF MS umožňuje rychlejší diagnostiku a v důsledku zkrácení doby potřebné k dosažení výsledku identifikace patogenu může pozitivním způsobem významně ovlivnit antibiotickou léčbu pacientů.
Background: Early and causal administration of antibiotics in patients with a positive blood culture is an essential prerequisite for successful treatment of infection. However, isolation and subsequent identification of bacteria in a blood culture by classical (culture) methods may last several days. MALDI-TOF MS is a method allowing rapid identification of bacteria, not only cultures from culture media, but also directly in clinical specimens. Methods: The study included samples of positive blood cultures taken from patients in the University Hospital Olomouc between 2016 and 2018 and examined at the Department of Microbiology of the Faculty of Medicine, Palacký University Olomouc. Positive blood culture samples were processed using an in-house method involving the removal of blood cells by low-speed centrifugation. Subsequently, a pellet obtained by high-speed centrifugation and sample washing was tested by MALDI-TOF MS. Results: A total of 110 positive blood cultures were examined using the method of direct identification. At a species level, more Gramnegative bacteria (88 %) than Gram-positive bacteria (79 %) were correctly identified, with higher identification score values being obtained for the former. Identification score values of 2.0 or higher were found in 62 % of blood cultures containing Gram-negative bacteria and 17 % of blood cultures containing Gram-positive bacteria. Identification score values ranging from 1.7 to 2.0 were found in 21 % of Gram-negative blood cultures and 33 % of blood cultures containing Gram-positive bacteria. Conclusion: Direct identification of microorganisms from positive blood cultures using MALDI-TOF MS enables more rapid diagnosis. By reducing the time required to obtain the result of pathogen identification, it may positively affect the antibiotic treatment of patients.
- MeSH
- Bacteremia * diagnostic imaging microbiology MeSH
- Gram-Negative Bacteria isolation & purification pathogenicity MeSH
- Gram-Positive Bacteria isolation & purification pathogenicity MeSH
- Humans MeSH
- Sensitivity and Specificity MeSH
- Spectrometry, Mass, Matrix-Assisted Laser Desorption-Ionization methods instrumentation MeSH
- Check Tag
- Humans MeSH
- Publication type
- Research Support, Non-U.S. Gov't MeSH
- MeSH
- Bacteria isolation & purification MeSH
- Bacterial Infections diagnosis MeSH
- Culture Techniques methods MeSH
- Blood Culture methods MeSH
- Humans MeSH
- Microbiological Techniques * methods MeSH
- Urine microbiology MeSH
- Cerebrospinal Fluid microbiology MeSH
- Sepsis diagnosis MeSH
- Spectrometry, Mass, Matrix-Assisted Laser Desorption-Ionization * methods instrumentation utilization MeSH
- Bacterial Typing Techniques * methods MeSH
- Check Tag
- Humans MeSH
- Publication type
- Review MeSH
Cíl práce: MALDI-TOF hmotnostní spektrometrie je v posledních letech široce zaváděna do diagnostických mikrobiologických laboratoří. Poskytuje levnou a rychlou metodu pro taxonomickou identifikaci bakterií a mikromycet. Kromě těchto aplikací je používána i pro detekci mechanismů antibiotické rezistence. V budoucnu lze očekávat další rozšíření i pro jiné aplikace v mikrobiologii. Cílem této studie bylo validovat MALDI-TOF hmotnostní spektrometrii pro identifikaci mykobakterií. Materiál a metody: Do studie bylo zařazeno 30 izolátů Mycobacterium spp. izolovaných v laboratoři mykobakteriologie Fakultní nemocnice v Plzni. Druhová identifikace izolátů byla provedena biochemickými testy, genovými sondami a sekvenací genu pro 16S rRNA. Identifikace MALDI-TOF hmotnostní spektrometrií probíhala s využitím extrakce pomocí silikonových kuliček. Identifikace kmene sekvenací genu pro 16S rRNA byla považována za referenční metodu. Výsledky: Pomocí MALDI-TOF hmotnostní spektrometrie byly správně identifikovány všechny izoláty Mycobacterium spp. (hodnota skóre 1,461–2,168). Jednalo se o druhy Mycobacterium tuberculosis (n = 5), Mycobacterium kansasii (n = 5), Mycobacterium avium (n = 6), Mycobacterium intracelullare (n = 3), Mycobacterium xenopi (n = 3), Mycobacterium gordonae (n=1), Mycobacterium abscessus (n=1), Mycobacterium kumamotonense (n=2), Mycobacterium mantenii (n = 1), Mycobacterium lentiflavum (n = 1), Mycobacterium fortuitum (n = 1), Mycobacterium scrofulaceum (n = 1). Závěr: Identifikace hmotnostní spektrometrií je tedy vhodná k rutinní identifikaci Mycobacterium spp. v laboratořích, kde již je tato metoda zavedena pro konvenční identifikaci mikrobů.
Study objective: Matrix-assisted laser desorption/ionization-time-of-flight mass spectrometry (MALDI-TOF MS) has recently been widely used in diagnostic microbiological laboratories. It is a cheap and rapid method for the identification of bacteria and micromycetes. Apart from this purpose, it is also used for the detection of antibiotic resistance mechanisms. It has the potential to be extended for other purposes in microbiology. The aim of this study was to validate MALDI-TOF MS for the identification of mycobacteria. Material and methods: Thirty isolates of Mycobacterium spp. isolated in the Laboratory of Mycobacteriology of the Plzeň University Hospital were included in the study. The isolates were identified to the species level using biochemical tests, gene probes, and sequencing of the gene encoding 16S rRNA. The identification by MALDI-TOF MS was performed with the use of silica beads. Strain identification by sequencing the gene encoding 16S rRNA was considered as the reference method. Results: MALDI-TOF MS correctly identified all isolates of Mycobacterium spp. (score range 1.461 – 2.168). The species identified were Mycobacterium tuberculosis (n= 5), Mycobacterium kansasii (n=5), Mycobacterium avium (n=6), Mycobacterium intracelullare (n=3), Mycobacterium xenopi (n=3), Mycobacterium gordonae (n=1), Mycobacterium abscessus (n=1), Mycobacterium kumamotonense (n=2), Mycobacterium mantenii (n=1), Mycobacterium lentiflavum (n=1), Mycobacterium fortuitum (n=1), and Mycobacterium scrofulaceum (n=1). Conclusion: MALDI-TOF MS is a suitable tool for the routine identification of Mycobacterium spp. in laboratories using this method for the conventional identification of microbes.
- MeSH
- Laboratories MeSH
- Humans MeSH
- Mycobacterium * genetics isolation & purification classification MeSH
- Mycobacterium Infections * diagnosis MeSH
- RNA, Ribosomal, 16S MeSH
- Sequence Analysis, DNA MeSH
- Spectrometry, Mass, Matrix-Assisted Laser Desorption-Ionization * utilization MeSH
- Bacterial Typing Techniques methods MeSH
- Check Tag
- Humans MeSH
- Publication type
- Research Support, Non-U.S. Gov't MeSH
Dermatofyty jsou mikroskopické vláknité houby způsobující časté infekce kůže a kožních adnex. Jejich identifikace byla do nedávné doby prováděna pouze podle morfologických charakteristik. Ta je však velmi zdlouhavá a vyžaduje značné zkušenosti. V posledních letech se v identifikaci dermatofytů začíná uplatňovat MALDI-TOF (matrix-assisted laser desorption/ionization time-of-flight) hmotnostní spektrometrie (MS). U vláknitých hub je nutné, kvůli jejich komplexní morfologii a požadavkům na kultivaci, použít odlišné postupy zpracování kultury. Tato práce se zabývá srovnáním MALDI-TOF MS v identifikaci dermatofytů v porovnání s metodou sekvenace oblasti ITS (Internal Transcribed Spacer) rDNA a konvenčními metodami. Do studie bylo zahrnuto 81 izolátů dermatofytů získaných z klinických vzorků. Výsledky MALDI-TOF MS analýzy se shodovaly s výsledky molekulárně genetické identifikace u 75 % izolátů. Metodami klasické identifikace se podařilo identifikovat pouze 47 % izolátů. MALDI-TOF MS lze tedy považovat za účinný nástroj rychlé a jednoduché identifikace dermatofytů v rutinní diagnostické laboratoři.
Dermatophytes are microscopic fungi causing skin infections and infections of skin adnexa. Their identification is usually performed by morphological characteristics requiring experienced microbiologists and quiet long turnaround time. In recent years, matrix-assisted laser desorption/ionization time-of-flight mass spectrometry (MALDI-TOF MS) has been introducing to many diagnostic laboratories allowing identification of dermatophytes as well. For that purpose, however, specific procedures comparing with bacteria and yeasts must be used because of their complex morphology and specific cultivation requirements. This study is focused on comparison of MALDI-TOF MS-based identification, identification using DNA sequencing of Internal Transcribed Spacer (ITS) rDNA region and conventional methods. In the study, 81 clinical isolates of dermatophytes were included. MALDI-TOF MS correctly identified 74% of all isolates. Using classical methods, only 47% of isolates were identified. Thus, MALDI-TOF MS provides a useful tool for identification of those fungi in routine microbiological laboratories.
Nalezení spolehlivé metody detekce karbapenemáz u enterobakterií a některých gramnegativních nefermentujících tyček je velkou výzvou současné klinicko-mikrobiologické diagnostiky. Tento článek shrnuje možnosti detekce karbapenemáz u enterobakterií inhibičními fenotypovými testy, pomocí MALDI-TOF hmotnostní spektrometrie a molekulárně-mikrobiologickými metodami.
Finding a reliable method for the detection of carbapenemases in enterobacteria and some Gram-negative nonfermenting rods is a big challenge for current clinical microbiological diagnosis. This article summarizes the possibilities for carbapenemase detection in enterobacteria provided by inhibitor-based phenotypic tests, MALDI- TOF mass spectrometry, and molecular microbiology techniques.
- Keywords
- KPC, MBL, metropenem, DDST,
- MeSH
- beta-Lactamases analysis isolation & purification MeSH
- Enterobacteriaceae isolation & purification pathogenicity MeSH
- Phenotype MeSH
- Financing, Organized MeSH
- Carbapenems therapeutic use MeSH
- Humans MeSH
- Microbiological Techniques methods utilization MeSH
- Molecular Biology methods MeSH
- Spectrometry, Mass, Matrix-Assisted Laser Desorption-Ionization methods utilization MeSH
- Check Tag
- Humans MeSH
Direct matrix-assisted laser desorption/ionization mass spectrometry (MALDI-MS) bacterial cell or lysate analysis appears to meet all the criteria required for a rapid and reliable analytical microorganism identification and taxonomical classification tool. Few-minute analytical procedure providing information extending up to sub-species level underlines the potential of the MALDI-MS profiling in comparison with other methods employed in the field. However, the quality of MALDI-MS profiles and consequently the performance of the method are influenced by numerous factors, which involve particular steps of the sample preparation procedure. This review is aimed at advances in development and optimization of the MALDI-MS profiling methodology. Approaches improving the quality of the MALDI-MS profiles and universal feasibility of the method are discussed.
We report for the first time the efficient use of accelerated solvent extraction (ASE) for extraction of ricin to analytical purposes, followed by the combined use of sodium dodecyl sulfate-polyacrylamide gel electrophoresis (SDS-PAGE), Matrix-assisted laser desorption/ionization time-of-flight mass spectrometry (MALDI-TOF MS), and MALDI-TOF MS/MS method. That has provided a fast and unambiguous method of ricin identification for in real cases of forensic investigation of suspected samples. Additionally, MALDI-TOF MS was applied to characterize the presence and the toxic activity of ricin in irradiated samples. Samples containing ricin were subjected to ASE, irradiated with different dosages of gamma radiation, and analyzed by MALDI-TOF MS/MS for verification of the intact protein signal. For identification purposes, samples were previously subjected to SDS-PAGE, for purification and separation of the chains, followed by digestion with trypsin, and analysis by MALDI-TOF MS/MS. The results were confirmed by verification of the amino acid sequences of some selected peptides by MALDI-TOF MS/MS. The samples residual toxic activity was evaluated through incubation with a DNA substrate, to simulate the attack by ricin, followed by MALDI-TOF MS/MS analyses.
- MeSH
- Acetone chemistry MeSH
- Electrophoresis, Polyacrylamide Gel MeSH
- Hexanes chemistry MeSH
- Peptides analysis chemistry MeSH
- Ricin analysis chemistry MeSH
- Solvents chemistry MeSH
- Amino Acid Sequence MeSH
- Spectrometry, Mass, Matrix-Assisted Laser Desorption-Ionization MeSH
- Tandem Mass Spectrometry MeSH
- Publication type
- Journal Article MeSH
- Research Support, Non-U.S. Gov't MeSH
