前沿进展 | 微生物质谱鉴定分枝杆菌的新思路

       结核病是世界上最大的传染病之一，至今仍是全球十大致死疾病之一。现有的医疗科技水平对此类疾病的控制仍然受到多种因素的阻碍，其中结核病及时准确的诊断仍是临床检验的一大难题之一。在过去十几年里，基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱技术（MALDI-TOF）已在临床实验室中普遍应用到日常的细菌鉴定中，也包括分枝杆菌的鉴定。此项技术也大大提高了细菌鉴定的方法和效率，然而，由于样品制备和处理需在生物安全3级的设施中进行，并且分枝杆菌因细胞壁比较厚，需要进行破壁处理以释放出蛋白分子，因此样品处理步骤较常规细菌要复杂，也是非常耗时的。

1

      分枝杆菌中含有丰富且种类繁多的脂质，细胞壁由 60% 的脂质组成，例如 C-分枝杆菌糖脂、糖肽脂、酚糖脂、含海藻糖的脂多糖、硫脂、阿拉伯甘露聚糖脂和分枝菌酸等。一些脂类如硫脂 (SL-I) 和多酰基海藻糖 (PAT) 对结核分枝杆菌复合体具有特征性；其他脂质，例如 C-分枝杆菌糖脂、糖肽脂 (GPL)，仅在非结核分枝杆菌 (NTM) 中发现。那能不能通过MALDI-TOF质谱分析脂质来鉴定不同的分枝杆菌呢？

      来自伦敦帝国理工学院医学院传染病系 Ximena Gonzalo,Agnieszka Broda 等人在《Clinical Microbiology and Infection》上发表了的文章，详细阐述了如何使用 MALDI-TOF质谱检测脂质，再根据物种特异性的脂质来区分不同的分枝杆菌。那具体是怎么做的？效果如何呢？

2

      先对分枝杆菌进行液体培养，然后取菌悬液进行加热灭活和水洗，再将菌液直接加载到MALDI靶板上，添加基质后上机，分别通过正、负离子模式采集谱图。总共分析了经过WGS分析的273株分枝杆菌，其中包括244株结核分枝杆菌复合群(MTB)和29株非结核分枝杆菌(NTM)。

       结果发现，大多数NMT在正负离子模式下均可产生良好的质谱信号，负离子模式下MTB分离株的正确识别率较高，而正离子模式下NTM分离株的正确识别率较高。通过MTB中独特存在的带负电的硫脂SL-I可准确鉴定MTB，通过带正电的菌种特异性脂质峰（如糖肽脂、C-分枝杆菌糖脂、极性糖肽脂、单分枝菌酸甘油酯和酚糖脂）可准确鉴定NTM。

     本方法样品处理比较简单，分析速度快（约10分钟），灵敏度高（只需1000个细胞），正确鉴定了96.7% (204/211) 的 Mtb菌株和 91.7% (22/24) 的NTM 菌株。以WGS方法为参照，本方法的灵敏度为96.7%，特异性为91.7%。可见，通过 MALDI-TOF质谱分析脂质来鉴定分枝杆菌是非常有前途的方法。

3

       目前大多数临床实验室的微生物质谱鉴定系统只支持在正离子模式下运行，在这种情况下，通过结合抗原检测（MTB64）和脂质分析来识别MTB和NTM，这会对某些特定临床案例（囊性纤维化、非囊性纤维化支气管扩张、心胸手术、免疫抑制个体等）的治疗与管理具有产生积极影响。而布鲁克全新推出的同时带有正/负两种离子模式的sirius 微生物鉴定系统，可直接实现快速、经济的分枝杆菌鉴定，并且还可以检测多粘菌素耐药的细菌，将引领下一代微生物质谱的发展方向。