MALDI Biotyper®: швидка ідентифікація в фармацевтичній мікробіології

 

MALDI Biotyper®: швидка ідентифікація в фармацевтичній мікробіології

Якість мікробіологічного аналізу впливає на ефективність ліків та безпеку користувачів. Будь-яке мікробне засмічення може призвести до негайних або довготривалих негативних ефектів, включаючи хвороби та смерть. Мікроорганізми здатні модифікувати хімічні та фармакологічні властивості ліків, що може негативно позначитися на їхній дії через розкладання активних інгредієнтів та токсичність вторинних продуктів.

Виявлення мікробного засмічення є критичним для виробників фармацевтики, котрі управляють середовищем виробництва. Розробка програми моніторингу навколишнього середовища, котра оцінює ефективність гігієнічних заходів, є ключем до успішного виробництва. Ця програма дозволяє виявляти забруднення через інгредієнти чи біоплівки та запобігати можливому мікробному забрудненню продукції, а також відповідати нормативним вимогам.

Значні удосконалення в мікробіологічних методиках були досягнуті завдяки інноваціям в мас-спектрометрії останнім десятиліттям. Сучасним стандартом для ідентифікації мікроорганізмів є MALDI-TOF MS, що дозволяє лабораторіям швидко, точно та -ефективно ідентифікувати мікроби.

Застосування MALDI-TOF MS в ідентифікації мікроорганізмів

MALDI-TOF MS став ключовим інструментом в лабораторіях для ідентифікації мікробів та аналізу. Цей прилад використовує свіжі клітинні матеріали з неселективних або селективних агарів чи клітинних екстрактів, є швидким, чутливим та економічним.

Дев’ять видів бактерій та дріжджів, проаналізованих в рамках оцінки ефективності.

 П’ять типів плісняви, проаналізованої в рамках оцінки ефективності.

Система Bruker MALDI Biotyper

Bruker представила інноваційний метод ідентифікації за допомогою молекулярної мас-спектрометрії, що пропонує ефективніший та швидший аналіз порівняно з традиційними методами. MALDI Biotyper (MBT) – це система, яка дозволяє неупереджено ідентифікувати мікроорганізми на рівні видів за лічені хвилини. 

Система розроблена як проста, швидка, надійна, високопродуктивна та економічна, ідеально підходячи для мікробіологічних лабораторій. Вона порівнює унікальний протеомний відбиток з великою довідковою бібліотекою для точної ідентифікації. Наразі бібліотека включає 4700 видів мікроорганізмів, що поширені в навколишньому середовищі.

Оцінка ефективності

Фармацевтичні компанії проводили оцінку точності, специфічності, прецизійності, відтворюваності та надійності MBT на зразках бактерій, дріжджів і плісняви, а також на складних зразках, що оцінюються за допомогою різних протоколів.

Глава 1113 Фармакопеї США (USP) містить різні варіанти кваліфікації ефективності: 

  1. Використання існуючої системи для паралельного тестування ізолятів мікроорганізмів, отриманих в результаті рутинного тестування (кількість протестованих ізолятів може досягати 50, а будь-які розбіжності в ідентифікації можуть бути вирішені за допомогою референтного зразка). 
  2. Тестування 12-15 відомих репрезентативних вихідних культур різних часто ізольованих видів, загалом 50 тестів. 
  3. Підтвердження того, що 20-50 ідентифікацій організмів, у тому числі 15-20 різних видів, збігаються з результатами тесту референтної лабораторії. 

Критерії прийнятностіз Фармакопеї США, глава 1113ю Технічний звіт PDA 33.

Результати точності та специфічності для зразків бактерій та дріжджів. Вимірювання 9 зразків показало 100% точність і специфічність. Оцінка 2,0 або вище вказує на правильну ідентифікацію на рівні виду, оцінки від 1,7 до <2,0 вказують на ідентифікацію на рівні роду. (МО = мікроорганізм).

Процедура оцінювання для бактерій та дріжджів

Аналіз включав дев’ять різних типів мікроорганізмів, більшість з яких мали екологічне походження (дріжджі та бактерії), згідно з Таблицею 1. Кожен з них пройшов оцінювання за такими критеріями: 

  • точність і специфічність, де кожен мікроорганізм проходив подвійне тестування за допомогою MBT і порівнювався з референтним методом
  • прецизійність, що визначалася через десятиразову ідентифікацію одного ізоляту з навколишнього середовища у двох копіях. 
  • відтворюваність, що аналізувалася трьома аналітиками, котрі проводили тести дев’яти мікроорганізмів протягом трьох різних днів.

Процедура оцінювання для плісняви

Дослідження включало п’ять типів пліснявих грибів, чотири з яких були з навколишнього середовища, та один штам з Американської колекції типових культур (ATCC), згідно з Таблицею 2. 

Кожен мікроорганізм пройшов оцінювання точності, специфічності, прецизійності та відтворюваності, аналогічно до бактерій та дріжджів.

Результати відтворюваності для зразків бактерій та дріжджів (МО=мфікроорганізм).

Точність та специфічність результатів для зразків цвілі.

Критерії прецизійності, специфічності, точності та відтворюваності наведені в Таблиці 3, враховуючи наступні результати ідентифікації мікроорганізмів на Bruker MALDI Biotyper: 

  1. Log(оцінка) між ≥ 2,000 та 3,000: мікроорганізм добре ідентифікований до видового рівня 
  2. Log(оцінка) між ≥ 1.700 та ≤ 1.999: мікроорганізм добре ідентифікований до рівня роду
  3. Log(оцінка) між ≥ 0,000 та ≤ 1,699: мікроорганізм НЕ ідентифіковано або не знайдено жодного піку. 

Примітка: У кваліфікації ефективності жовті бали приймалися, якщо отриманий вид був таким самим, як і в референтному методі. 

Результати

Бактерії та Дріжджі:

Результати MBT показали вражаючу ефективність у визначенні бактерій та дріжджів, досягаючи 100% точності та специфічності в ідентифікації на рівні виду (див. Таблиця 4). Десятикратне тестування ізоляту Staphylococcus capitis з навколишнього середовища в двох екземплярах також підтвердило повну точність. Відтворюваність тестувань була бездоганною для трьох операторів, демонструючи стабільну надійність методу.

Пліснява:

Аналіз цвілевих грибів за допомогою MBT також показав високі результати. Всі плісняві, окрім Aspergillus brasiliensis ATCC 16404, були ідентифіковані на рівні виду. Aspergillus brasiliensis ATCC 16404 був точно ідентифікований лише на рівні роду, з Log(оцінками) в діапазоні від 1,7 до 2,0 (див. Таблиця 6). Повторення аналізу Alternaria alternata десять разів також продемонструвало 100% точність. Відтворюваність та надійність цих тестів, навіть з використанням прострочених матеріалів, залишалися на високому рівні, підкреслюючи стійкість методу.

Результати відтворюваності для зразків плісняви

Результати надійності для зразків плісняви.

Висновки

Впровадження MALDI Biotyper дозволяє значно знизити витрати на ідентифікацію, забезпечуючи швидкі, точні результати. Це не тільки сприяє економії часу та коштів, але й забезпечує надійність та простоту використання, дозволяючи фармацевтичним лабораторіям ефективно отримувати дані про мікроорганізми в різних середовищах.

Автор: Олаф Деген, експерт у сфері глобального розвитку, сфокусований на харчовій та аграрній мікробіології, представляє Bruker Microbiology & Infection Diagnostics.

Читайте також  Ветеринарна мікробіологія із застосуванням MALDI Biotyper®