Времяпролетная масс-спектрометрия с матрично-активированной лазерной десорбцией/ионизацией (MALDI-TOF MS, МАЛДИ-ТОФ МС) используется для рутинной идентификации микроорганизмов в лабораториях.
Дифференциация и идентификация микроорганизмов – определение родовой, видовой и типовой принадлежности является наиболее трудоемким и ответственным этапом микробиологических исследований в науке, медицине, фармацевтике, промышленном производстве (в том числе продуктов питания) и многих других областях. Несмотря на то, что существует множество различных методов идентификации микроорганизмов, в целом, современные подходы можно разделить на 2 группы: фенотипические и генотипические.
К группе фенотипических методов относятся методы, основанные на изучении фактически проявляемых свойств микроорганизма:
- морфологических (особенности и индивидуальные свойства строения клеток);
- культуральные (питание, дыхание, условия роста культуры);
- ферментативные (биохимические свойства, связанные со способностью культуры расщеплять те или иные субстраты);
- антигенные (свойства, связанные с особенностями антигенов культуры).
Однако следует признать, что проявление фенотипических признаков микроорганизма, зачастую зависит от используемых питательных сред и условий культивирования.
Генотипические методы не зависят от условий культивирования, они основаны на анализе последовательности ДНК. В качестве наиболее популярных выделяют:
- методы, основанные на рестрикционном анализе;
- методы, основанные на изучении повторяющихся последовательностей в геноме;
- полимеразную цепную реакцию (ПЦР);
- секвенирование генома или отдельных консервативных участков.
Каждый из перечисленных методов имеет свои достоинства и недостатки и применяется в зависимости от поставленной цели.
В сравнении с традиционными методиками определения, MALDI-TOF MS характеризуется гораздо более высокой скоростью идентификации, точностью определения, более низкими эксплуатационными и временными расходами.
Использование стандартизированных методик MALDI-TOF MS позволяет точно идентифицировать до вида большинство клинически значимых бактерий. При применении этой технологии анализируются спектральные характеристики значительного числа белковых молекул, преимущественно рибосомальных белков, являющихся уникальным для конкретного микроорганизма. Далее масс-спектр микроорганизма клинического («неизвестного») образца сравнивается со стандартными масс-спектрами микроорганизмов из базы данных спектров.
Также надежна и рутинная идентификация дрожжей и микроскопических грибов с использованием MALDI-TOF MS.
Преимуществами метода являются высокая производительность, эффективность и низкая цена.
Ключевой момент для успешной регистрации масс-спектра – правильный выбор матрицы. Количество органических соединения, использующихся в качестве матрицы очень велико и должно отвечать следующим требованиям:
- обладать высокой способностью поглощать используемое лазерное излучение (высокий коэффициент экстинкции при длине волны лазерного излучения);
- способность к ионизации нейтральных молекул анализируемого вещества путём переноса заряда или заряженной частицы;
- быть химически инертным по отношению к анализируемому веществу;
- иметь низкую летучесть в условиях вакуума и термическую устойчивость.
Наиболее широкое применение в качестве матриц нашли коричная кислота, 3-амино-4-гидроксибензойная кислота, никотиновая кислота, α-циано-4-гидроксикоричная кислота, 2,5-дигидроксибензойная кислота, 6,7-дигидроксикумарин, 2-(4-гидроксифенилазо)-бензойная кислота, 3-гидроксипиколиновая кислота, 2,4,6-тригидроксиацетофенон и многие другие. В качестве растворителей чаще всего используют воду, ацетон, этанол, ацетонитрил, хлороформ, тетрагидрофуран и др.
Диаэм предлагает MALDI-TOF масс-спектрометр CMI-1600 ведущего китайского производителя Hexin Instrument Co. для идентификации различных микроорганизмов, в т.ч. изолированных бактерий и микроскопических грибов.