Содержание статьи:
Меня зовут Пименова Ольга, я старший специалист-консультант по направлению микробиологии компании Диаэм. В этом докладе я подробно расскажу об одном из самых быстрых и точных методов идентификации микроорганизмов — масс-спектрометрии, основанной на технологии матрично-активированной лазерной десорбции и ионизации (MALDI). В частности, мы рассмотрим работу масс-спектрометрической системы SMI 1600 от компании Hexin (Китай) и её применение в лабораторной практике.
Процедура идентификации микроорганизмов актуальна для большинства микробиологических лабораторий. В первую очередь это клинический сектор — лаборатории при медицинских учреждениях, где определение вида патогенного микроорганизма критично для своевременной диагностики и назначения эффективной терапии. Кроме того, идентификация необходима в научно-исследовательских институтах, центрах гигиены, ветеринарных лабораториях, лабораториях фармацевтических компаний, а также на предприятиях пищевой промышленности.
К числу традиционных методов относятся:
- микроскопия и анализ фенотипических признаков;
- выращивание микроорганизмов на основных и селективных питательных средах;
- биохимическая идентификация (способность расщеплять различные субстраты);
- иммунологические методы (выявление антигенов);
- молекулярно-генетические методы (ПЦР, секвенирование).
Однако самым быстрым методом на сегодня признана масс-спектрометрия.
Компания Hexin GenJoe Instrument Ltd. была основана в 2004 году профессором Джо Дженом и расположена в провинции Гуанчжоу. По состоянию на 2022 год штат составлял 788 человек, из них 135 заняты в НИОКР. Компания владеет 30 патентами на изобретения, 43 патентами на полезные модели и 47 авторскими правами на ПО. Hexin — лауреат премии в области науки и технологий в машиностроении и приборостроении. Продукция компании упоминалась в докладах Си Цзиньпина.
SMI 1600 применяется для идентификации грамположительных и грамотрицательных бактерий, микобактерий, дрожжевых и мицелиальных грибов, а также в работе с белками и пептидами. Среди ключевых характеристик:
- низкие эксплуатационные расходы благодаря твердотельному лазеру (ресурс — до 2 млрд импульсов);
- высокая чувствительность и разрешающая способность за счёт малого угла падения лазера;
- технология задержки и двойного импульса улучшает разрешение по массе (30–130 тыс. Да);
- высокая пропускная способность: 96 образцов за 12 минут (по 7 секунд на один);
- база данных включает 400 родов, 3629 видов и 12 500 штаммов.
Метод MALDI основан на анализе рибосомных белков, уникальных для каждого микроорганизма. Сравнивая спектры неизвестного образца с базой данных, система определяет соответствие на уровне рода и вида. Основные элементы прибора:
- источник ионизации (лазер);
- пролетная труба (анализатор масс);
- детектор ионов;
- электронные и оптические системы, вакуум, компьютер.
- Длина волны лазера: 343 нм;
- Частота: 1–2000 Гц;
- Пролетная труба: 842 мм;
- Диапазон масс: 300–10 000 Да;
- Точность по пептидам: <150 ppm;
- Разрешение: >6000 по пептидам, >1000 по белкам;
- Время анализа: 6–8 образцов в минуту.
В отличие от азотных лазеров, твердотельный:
- имеет больший срок службы (до 2 млрд импульсов);
- не требует техобслуживания;
- работает на частотах до 2000 Гц;
- генерирует импульсы длительностью 1 нс (против 3 нс у азотных);
- имеет более компактный корпус.
Укороченная (842 мм) пролетная труба позволяет достичь высокой производительности. Имеется функция ионного скрининга, позволяющая фильтровать лишние сигналы и продлевать срок службы детектора. Стабильность качества составляет <300 ppm, что лучше большинства аналогов (где >500 ppm).
База содержит 68 000 спектров, из которых 12 500 — уникальные штаммы. На каждый штамм в базе приходится 15–20 репрезентативных спектров (у других — 5), что обеспечивает высокую точность идентификации.
- Технология двойного импульса и задержки фокусировки повышает точность.
- Лазер с углом падения 5° вместо 45° снижает дисперсию ионов.
- Система микрофокусировки света позволяет работать с мелкими и сложными пробами.
Прибор поставляется с:
- 2 пластинами на 96 лунок,
- подложкой,
- набором недорогих реагентов: матрица (CHCA), буферы (ацетонитрил, ТФУ, вода), муравьиная кислота (лизис), этанол и др.
- Выращивается суточная культура на чашке Петри.
- Отбирается колония, наносится на металлическую подложку.
- Добавляется матрица, затем (по необходимости) — лизирующий агент.
- Образец подсушивается и помещается в прибор.
- Обработка занимает несколько минут, результат — на экране.
Результаты представлены в виде графика с пиками и цветовой шкалой:
- зелёный — высокая точность;
- жёлтый — сомнительно;
- красный — возможная ошибка.
Система SMI 1600 уже установлена в лаборатории компании ДИАЭМ. Приглашаем всех желающих приехать с собственными образцами и провести тестирование. Пока прибор не имеет регистрационного удостоверения, но ожидается его получение до конца текущего года.
