Микробиологический контроль качества сточной воды методом видовой идентификации микроорганизмов с применением MALDI-TOF MS

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Введение. Одной из главных задач оказания медицинской помощи при инфекционных заболеваниях является быстрое установление инфекционного агента. Не менее значима задача своевременного принятия профилактических мер в целях предотвращения кишечных инфекций, распространяющихся водным путём. Поэтому ускоренные методы идентификации микроорганизмов позволяют в краткие сроки установить степень микробного загрязнения воды, в том числе сточной, и, следовательно, их потенциальную опасность для водных объектов и здоровья человека.

Цель работы — оценить эффективность применения метода матрично-активированной лазерной десорбции/ионизации времяпролётной масс-спектрометрии, Matrix-Assisted Laser Desorption/Ionization (MALDI-TOF MS), для идентификации бактерий при проведении микробиологического контроля качества сточной воды.

Материалы и методы. В рамках работы проводили бактериологический посев образцов сточной воды на этапе очистки с Курьяновской станции аэрации для определения индикаторных показателей в соответствии с МУ 2.1.5.800-99 «Организация госсанэпиднадзора за обеззараживанием сточных вод» и МУК 4.2.1884-04 «Санитарно-микробиологический и санитарно-паразитологический анализ воды поверхностных водных объектов», выделенные микроорганизмы идентифицировали с помощью MALDI-TOF MS и проводили секвенирование гена 16S рРНК.

Результаты. Были исследованы и идентифицированы 5 штаммов музейных эталонных культур и 22 выделенных из проб сточных вод бактериальных изолята, выращенных на селективных средах (агар Эндо, энтерококк-агар и хромогенных средах), методом MALDI-TOF MS. Правильность видовой идентификации была подтверждена секвенированием специфических участков гена 16S рРНК.

Ограничения исследования. Для бактерий рода Salmonella методом MALDI-TOF MS удалось достоверно идентифицировать только род.

Заключение. В рутинной практике микробиологических исследований идентификация микроорганизмов основана на определении их культуральных, тинкториальных свойств, а также биохимической активности, определение которых требует больших финансовых и временных затрат. Применение метода MALDI-TOF MS позволяет существенно сократить время идентификации микроорганизмов и делает её возможной уже при появлении видимого роста микроорганизмов.

Участие авторов:
Стрелецкий А.В., Сухина М.А., Водянова М.А., Загайнова А.В. — концепция и дизайн исследования, статистическая обработка, написание текста, редактирование;
Автономова А.В. — статистическая обработка, написание текста, редактирование;
Екатеринчева Е.С., Толкачева Л.Р., Грицюк О.В., Новожилов К.А. — сбор и обработка материала, выполнение экспериментальной работы, статистическая обработка, написание текста, редактирование.
Все соавторы — утверждение окончательного варианта статьи, ответственность за целостность всех частей статьи.

Конфликт интересов. Авторы декларируют отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов в связи с публикацией данной статьи.

Финансирование. Исследование проведено в рамках НИР «Разработка унифицированных методов, включающих отбор проб, для осуществления определения микробиологического и паразитологического загрязнения сточных вод» (шифр «Сточные воды») № 145.001.21.6 от 12.11.2021 г.

Поступила: 15.03.2022 / Принята к печати: 21.04.2022 / Опубликована: 31.05.2022

Об авторах

Алексей Владимирович Стрелецкий

ФГБУ «Центр стратегического планирования и управления медико-биологическими рисками здоровью» Федерального медико-биологического агентства

Автор, ответственный за переписку.
Email: streletsky@cspmz.ru
ORCID iD: 0000-0002-8194-1536

ФГБУ «ЦСП» ФМБА России, 119121, г. Москва.

e-mail: streletsky@cspmz.ru

Россия

М. А. Сухина

ФГБУ «Центр стратегического планирования и управления медико-биологическими рисками здоровью» Федерального медико-биологического агентства; ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр колопроктологии имени А.Н. Рыжих» Министерства здравоохранения Российской Федерации

Email: noemail@neicon.ru
ORCID iD: 0000-0003-4795-0751
Россия

А. В. Автономова

ФГБУ «Центр стратегического планирования и управления медико-биологическими рисками здоровью» Федерального медико-биологического агентства

Email: noemail@neicon.ru
ORCID iD: 0000-0001-5098-5379
Россия

Е. С. Екатеринчева

ФГБУ «Центр стратегического планирования и управления медико-биологическими рисками здоровью» Федерального медико-биологического агентства

Email: noemail@neicon.ru
ORCID iD: 0000-0002-0260-6677
Россия

Л. Р. Толкачева

ФГБУ «Центр стратегического планирования и управления медико-биологическими рисками здоровью» Федерального медико-биологического агентства

Email: noemail@neicon.ru
Россия

О. В. Грицюк

ФГБУ «Центр стратегического планирования и управления медико-биологическими рисками здоровью» Федерального медико-биологического агентства

Email: noemail@neicon.ru
ORCID iD: 0000-0001-9728-3075
Россия

К. А. Новожилов

ФГБУ «Центр стратегического планирования и управления медико-биологическими рисками здоровью» Федерального медико-биологического агентства

Email: noemail@neicon.ru
Россия

М. А. Водянова

ФГБУ «Центр стратегического планирования и управления медико-биологическими рисками здоровью» Федерального медико-биологического агентства

Email: noemail@neicon.ru
ORCID iD: 0000-0003-3350-5753
Россия

А. В. Загайнова

ФГБУ «Центр стратегического планирования и управления медико-биологическими рисками здоровью» Федерального медико-биологического агентства

Email: noemail@neicon.ru
ORCID iD: 0000-0003-4772-9686
Россия

Список литературы

  1. Buszewski B., Rogowska A., Pomastowski P., Złoch M., Railean-Plugaru V. Identification of microorganisms by modern analytical techniques. J. AOAC Int. 2017; 100(6): 1607-23. https://doi.org/10.5740/jaoacint.17-0207
  2. Domon B., Aebersold R. Mass spectrometry and protein analysis. Science. 2006; 312(5771): 212-7. https://doi.org/10.1126/science.1124619
  3. Douthwaite S., Kirpekar F. Identifying modifications in RNA by MALDI mass spectrometry. Methods Enzymol. 2007; 425: 3-20. https://doi.org/10.1016/s0076-6879(07)25001-3
  4. Harvey D.J. Analysis of carbohydrates and glycoconjugates by Matrix-assisted Laser Desorption/Ionization Mass Spectrometry: an update for 2015-2016. Mass Spectrom. Rev. 2021; 40(4): 408-565. https://doi.org/10.1002/mas.21651
  5. Radionova A., Filippov I., Derrick P.J. In pursuit of resolution in time-of-flight mass spectrometry: A historical perspective. Mass Spectrom. Rev. 2016; 35(6): 738-57. https://doi.org/10.1002/mas.21470
  6. Fenn J.B., Mann M., Meng C.K., Wong S.F., Whitehouse C.M. Electrospray ionization for mass spectrometry of large biomolecules. Science. 1989; 246(4926): 64-71. https://doi.org/10.1126/science.2675315
  7. De Carolis E., Vella A., Vaccaro L., Torelli R., Posteraro P., Ricciardi W., et al. Development and validation of an in-house database for matrix-assisted laser desorption ionization-time of flight mass spectrometry-based yeast identification using a fast protein extraction procedure. J. Clin. Microbiol. 2014; 52(5): 1453-8. https://doi.org/10.1128/jcm.03355-13
  8. Tanaka K., Waki H., Ido Y., Akita S., Yoshida Y., Yoshida T., Matsuo T. Protein and polymer analyses up to m/z 100 000 by laser ionization time-of-flight mass spectrometry. Rapid Commun. Mass Spectrom. 1988; (8): 151-3.
  9. Karas M., Bachmann D., Hillenkamp F. Influence of the wavelength in high-irradiance ultraviolet laser desorption mass spectrometry of organic molecules. Anal. Chem. 1985; 57(14): 2935-9.
  10. Fenselau C., Demirev P.A. Characterization of intact microorganisms by MALDI mass spectrometry. Mass Spectrom. Rev. 2001; 20(4): 157-71. https://doi.org/10.1002/mas.10004
  11. Vaidyanathan S., Winder C.L., Wade S.C., Kell D.B., Goodacre R. Sample preparation in matrix-assisted laser desorption/ionization mass spectrometry of whole bacterial cells and the detection of high mass (>20 kDa) proteins. Rapid Commun. Mass Spectrom. 2002; 16(13): 1276-86. https://doi.org/10.1002/rcm.713
  12. Giebel R., Worden C., Rust S.M., Kleinheinz G.T., Robbins M., Sandrin T.R. Microbial fingerprinting using matrix-assisted laser desorption ionization time-of-flight mass spectrometry (MALDI-TOF MS) applications and challenges. Adv. Appl. Microbiol. 2010; 71: 149-84. https://doi.org/10.1016/s0065-2164(10)71006-6
  13. Croxatto A., Prod’hom G., Greub G. Applications of MALDI-TOF mass spectrometry in clinical diagnostic microbiology. FEMS Microbiol. Rev. 2012; 36(2): 380-407. https://doi.org/10.1111/j.1574-6976.2011.00298.x
  14. Hrabák J., Chudácková E., Walková R. Matrix-assisted laser desorption ionization-time of flight (maldi-tof) mass spectrometry for detection of antibiotic resistance mechanisms: from research to routine diagnosis. Clin. Microbiol. Rev. 2013; 26(1): 103-14. https://doi.org/10.1128/cmr.00058-12
  15. Huang A.M., Newton D., Kunapuli A., Gandhi T.N., Washer L.L., Isip J., et al. Impact of rapid organism identification via matrix-assisted laser desorption/ionization time-of-flight combined with antimicrobial stewardship team intervention in adult patients with bacteremia and candidemia. Clin. Infect. Dis. 2013; 57(9): 1237-45. https://doi.org/10.1093/cid/cit498
  16. Kiehntopf M., Schmerler D., Brunkhorst F.M., Winkler R., Ludewig K., Osterloh D., et al. Mass spectrometry-based protein patterns in the diagnosis of sepsis / systemic inflammatory response syndrome. Shock. 2011; 36(6): 560-9. https://doi.org/10.1097/shk.0b013e318237ea7c
  17. van Belkum A., Welker M., Erhard M., Chatellier S. Biomedical mass spectrometry in today’s and tomorrow’s clinical microbiology laboratory. J. Clin. Microbiol. 2012; 50(5): 1513-7. https://doi.org/10.1128/jcm.00420-12

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Стрелецкий А.В., Сухина М.А., Автономова А.В., Екатеринчева Е.С., Толкачева Л.Р., Грицюк О.В., Новожилов К.А., Водянова М.А., Загайнова А.В., 2024


СМИ зарегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор).
Регистрационный номер и дата принятия решения о регистрации СМИ: серия ПИ № ФС 77 - 37884 от 02.10.2009.