Document

Verification of matrix assisted-laser desorption ionization-time of flight mass spectrometry (MALDI-TOF MS) for moulds identification in SQUH.

Other titles
التحقق من جهاز مصفوفة بمساعدة الليزر -زمن التأين لقياس الطيف الكتلي للطيران (MS TOF-MALDI ( للتعرف على الفطريات في مستشفى جامعة السلطان قابوس
Publisher
Sultan Qaboos University.
Gregorian
2022
Language
English
English abstract
Background: Pathogenic moulds are an important cause of morbidity and mortality especially among immunocompromised patients with diabetes, after organ transplant, AIDS, and leukemia. Therefore, rapid, and accurate identification of moulds is strongly needed. Matrix-assisted laser desorption ionization–time of flight mass spectrometry (MALDI TOF MS) has become a powerful, fast, and widely used tool for microorganisms' identification in most sophisticated laboratories around the world. MALDI TOF MS utilizes the analysis of the ribosomal proteins by generating unique spectrum for each microorganism. This study aims at expanding the use of MALDI-TOF MS by establishing its use for mould identification in the Microbiology and Immunology laboratory, Sultan Qaboos University Hospital (SQUH). Methods: A total of 71 isolates representing (12) genera and (26) species were used in this study. Extraction (Ext) and liquid cultivation (LC) for identification by MALDI-TOF MS were used for sample preparation. In addition, the identification by MALDI-TOF MS was compared with the molecular identification for all isolates. Results: Based on Bruker's criteria, the species identification rate was 43.7% and 26.8% by LC and Ext methods, respectively. The genus identification rate was 97.2% and 93% by LC and Ext methods, respectively. The cut-off value was lowered for species identification to ≥1.7 (adjusted criteria) which significantly increased the species identification rate to 78.9% by both methods, whereas misidentification rate increased at species level only. The genus identification rate was 100% for Aspergillus and dermatophytes isolates by both methods and based on both criteria. Based on adjusted criteria, Aspergillus species identification rate increased significantly by both methods to 93 % without occurrence of misidentification at species level. On the other hand, dermatophytes species identification rate increased to 50% by both methods based on adjusted criteria with high increase in misidentification rate (at species level only). Misidentification observed with Trichophyton species was either due to lack of reference spectra in the used database or due to the known limitation of Bruker MALDI-TOF MS to differentiate between Trichophyton species that have similar patterns of spectra. For Mucorales, LC method significantly increased the genus identification rate to 81.8% based on Bruker criteria. Based on adjusted criteria, Mucorales species identification rate increased by both methods to 45.5% with increase in misidentification rate at species level only. The reproducibility of MALDI-TOF MS by both methods was 100%. The genus identification accuracy for MALDI-TOF MS was 100% by both methods based on both criteria. However, at the species level, identification accuracy by both methods based on both criteria was less than the acceptable percentage. Conclusion: Bruker MALDI-TOF MS in Microbiology diagnostic laboratory in SQUH can be used for moulds identification in conjunction with phenotypic identification method and limitations should be considered. Ext method with adjusted criteria can be used for Aspergillus species and dermatophytes genus identification. In contrast to Aspergillus and dermatophytes, LC method and adjusted criteria can be used for Mucorales genus identification.
Arabic abstract
نظرة عامة: تعد الفطريات المسببة للأمراض سببًا مهًما للمراضة والوفيات خاصة بين المرضى الذين يعانون من نقص المناعة مثل مرضى السكري والايدز وسرطان الدم. لذلك، هناك حاجة ماسة للتعرف السريع والدقيق للفطريات. أصبح (MS (TOF- MALDI أداة قوية وسريعة ومستخدمة على نطاق واسع لتحديد الكائنات الحية الدقيقة في معظم المعامل المتطورة حول العالم. يستخدمMS TOF- MALDI في تحليل البروتينات الريبوسومية من خلال توليد طيف فريد لكل كائن حي دقيق. تهدف هذه الدراسة إلى التوسع في استخدام جهاز MS TOF-MALDI من خلال إثبات استخدامه للتعرف على الفطريات في مختبر األحياء الدقيقة والمناعة، مستشفى جامعة السلطان قابوس. . تم استخدام طريقتين لتحضير العينات وهما االستخراج ً الطريقة: تم فحص 71 عينة تمثل )12 و ) ( جنسا 26( نوعاً )Ext )والزراعة السائلة (LC (لتعريف وتحديد الهوية بواسطة MS TOF-MALDI . بالإضافة إلى ذلك، تمت مقارنة التعريف بواسطة MS TOF-MALDI مع التعريف الجزيئي لجميع العينات. بنا ًءا على معايير بروكر (Bruker (، كان معدل تحديد الأنواع 43.7 %و 26.8 %بواسطة طرق LC و النتائج: Ext، على التوالي. وبلغ معدل تحديد الجنس %97.2 و 93 % بطريقة LC و Extعلى التوالي. وعند استخدام المعاير المعدلة لتحديد الأنواع )1.7( أدى إلى زيادة كبيرة في معدل تحديد الأنواع إلى 78.9 %بكلتا الطريقتين، في حين زاد معدل الخطأ في التعرف على مستوى الأنواع فقط دون الجنس. كان معدل تحديد الجنس %100 لعينات Aspergillus والفطريات الجلدية بكلتا الطريقتين وعلى أساس كال المعيارين. بنا ًء على المعايير المعدلة، زاد معدل تحديد أنواع Aspergillus بشكل ملحوظ بكلتا الطريقتين إلى %93 دون حدوث خطأ في التعريف على مستوى بكلتا الطريقتين بنا ًء المعايير الأنواع. من ناحية أخرى، ارتفع معدل تحديد أنواع الفطريات الجلدية إلى %50 على المعدلة مع زيادة عالية في معدل الخطأ في التعرف )على مستوى الأنواع فقط(. كان التحديد الخاطئ الذي لوحظ مع أنواعTrichophyton فقط إما بسبب نقص األطياف المرجعية في قاعدة البيانات المستخدمة أو بسبب القيد المعروف لـ MS TOF-MALDI Bruker للتمييز بين أنواع Trichophyton التي لها أنماط مماثلة من األطياف. بالنسبة بنا ًء ر إلىMucorales ، استخدام طريقة LC زادت بشكل كبير من معدل تحديد الجنس إلى %81.8 على معايي Bruker.اما بناءا على المعايير المعدلة ، زاد معدل تحديد أنواع Mucorales بكلتا الطريقتين إلى 45.5 %مع زيادة معدل الخطأ في التعرف على مستوى الأنواع فقط. كانت قابلية استنساخ التعرف على الفطريات باستخدام TOF MS -MALDI بكلتا الطريقتين .%100 وكانت دقة تحديد الجنس باستخدام MS TOF-MALDI بكلتا الطريقتين بنا ًء على كال المعيارين .%100 ومع ذلك، على مستوى الأنواع، كانت دقة تحديد الهوية بكلتا الطريقتين بنا ًء على كال المعيارين أقل من النسبة المئوية المقبولة. الخالصة: MS TOF-MALDI Bruker في مختبر تشخيص األحياء الدقيقة في جامعة السلطان قابوس يمكن استخدامه للتعرف على الفطريات بالتزامن مع طريقة تحديد النمط الظاهري وينبغي النظر في القيود. يمكن استخدام طريقة Ext ذات المعايير المعدلة لتحديد أنواع Aspergillus وجنس الفطريات الجلدية. ويجب توخي الحذر لتحديد انواع الفطريات الجلدية بواسطة MS TOF-MALDI .على عكس Aspergillus والفطريات الجلدية ، يمكن استخدام طريقة LC والمعايير المعدلة لتحديد جنس Mucorales .
Category
Theses and Dissertations