Всё для поиска возбудителя инфекции

Обзор современных методов этиологической диагностики: масс-спектрометрия

 Сегодня поговорим об открытии масс-спектрометрии и её применении для идентификации микроорганизмов.

Матричная лазерная десорбционная ионизация в сочетании с времяпролетной (MALDI-TOF) масс-спектрометрией (МS) стала важным диагностическим инструментом в ветеринарии. В последнее десятилетие произошел прорыв использования MALDI-TOF MS для идентификации микроорганизмов на основе измерения уникальных белков, специфичных для определенных микроорганизмов. Благодаря созданию библиотек масс-спектров с возможностью поиска идентификация микроорганизмов может происходить с высокой достоверностью в течение нескольких минут после завершения этапа культивирования клеток.

О времяпролетной ионизации и лазерной десорбции с использованием матрицы впервые сообщила исследовательская группа Франца Хилленкампа в 1987 г., а последующая работа К. Танака из Шимадзу была опубликована в 1988 г. В этих ранних работах было установлено, что при добавлении к образцу светопоглощающего компонента, называемого «матрицей», свет от мощного ультрафиолетового (УФ) лазера можно использовать для десорбции и ионизации различных высокомолекулярных соединений. Матрица, смешанная с образцом, существенно способствует процессу десорбции/ионизации за счет физических механизмов, которые до сих пор полностью не изучены. Эти открытия были революционными для того времени, потому что биомолекулы с молекулярной массой до 67 кДа могли десорбироваться в газовую фазу и ионизироваться как целые молекулы! До этой работы улетучивание таких больших нелетучих молекул было неслыханным и считалось невозможным.

Использование MALDI-TOF для быстрого выявления инфекционных вспышек на фермах является актуальным применением этого метода. Другой важной областью ветеринарии, в которой используются измерения MALDI-TOF, является диагностика мастита у молочных животных. Это очень важно, ведь ошибочный диагноз может привести к выбору неправильной схемы лечения и препятствовать разумному использованию антибиотиков.

В то время как идентификация бактериальных микроорганизмов остается самой большой областью применения этого метода, разрабатываются новые захватывающие направления исследований для энтомологии/паразитологии/грибковых инфекций, для молекулярного и белкового профилирования, химической визуализации тканей и др.

По материалам статьи

Thompson JE. Matrix-assisted laser desorption ionization-time-of-flight mass spectrometry in veterinary medicine: Recent advances (2019-present). Vet World. 2022;15(11):2623-2657. doi:10.14202/vetworld.2022.2623-2657