Применение метода MALDI-TOF масс-спектрометрии в определении возбудителя эндофтальмита. Клинический случай

Инфекционный эндофтальмит (ЭФ) — серьезная проблема современной офтальмологии, способная приводить к необратимым последствиям для зрительных функций пациента. Вовремя поставленный диагноз и своевременно начатое лечение — ключ к успешному разрешению патологического процесса и увеличению шансов на хороший функциональный результат. В настоящее время одним из актуальнейших методов быстрой и точной диагностики возбудителя является метод матрично-активированной лазерной десорбции/ионизации с времяпролетной масс-спектрометрией (Matrix Assisted Laser Desorption/Ionization. Time Of Flight Mass-Spectrometry, или MALDI-TOF MS) — десорбционный метод, направленный на определение массы исследуемых «неизвестных» молекул путем ионизации с последующим разделением и определением соотношения их массы к заряду (m/z) положительных и отрицательных ионов. Метод позволяет ионизировать биологические макромолекулы (пептиды, белки, ДНК, олигонуклеотиды, олиго- и липополисахариды и др.) в присутствии особого вещества — матрицы — под воздействием лазера. Полученные ионы разделяются во времяпролетном анализаторе за счет разной скорости перемещения, обратно пропорциональной массе иона. На основании информации о пути перемещения иона от источника ионизации до детектора, а также о времени этого перемещения вычисляется скорость движения иона и отношение массы к заряду (m/z) для каждого иона: чем тяжелее молекула, тем больше по длительности ее полет. Для идентификации бактерий определяется спектр белков напрямую из бактериальной клетки без предварительной длительной пробоподготовки. Для каждого вида микроорганизмов формируется характерный набор белков (биомаркеров), полученный на основе анализа не менее 50 масс-спектров этого вида (практически 100 % точность). Подобный механизм приводит к тому, что разные биологические микроорганизмы формируют паттерны, или спектры, что позволяет идентифицировать их по типу «отпечаток пальца», при этом время самого исследования обычно не превышает нескольких минут. В данной статье представлен клинический случай использования MALDI-TOF MS в диагностике эндофтальмита. 

1. Sheu S.-J. Endophthalmitis. Korean J Ophthalmol. 2017;31(4):283–289. DOI: 10.3341/kjo.2017.0036. PMID: 28752698

2. Vaziri K., Kishor K., Schwartz S.G., Maharaj A.S., Moshfeghi D.M., Moshfeghi A.A., Flynn H.W. Incidence of blebassociated endophthalmitis in the United States. Clin Ophthalmol Auckl NZ. 2015;9:317–322.

3. Barry P., Cordoves L., Gardner S. ESCRS Guidelines for Prevention and Treatment of Endopthalmitis Following Cataract Surgery. Co Dublin: Temple House, Temple Road, Blackrock, 2013. 4. Durand M.L. Bacterial and Fungal Endophthalmitis. Clin Microbiol Rev. 2017;30(3):597–613. DOI: 10.1128/CMR.00113-16

4. Sharma S., Jalali S., Adiraju M.V., Gopinathan U., Das T. Sensitivity and predictability of vitreous cytology,biopsy, and membrane filter culture in endophthalmitis. Retina Phila Pa. 1996;16(6):525–529.

5. Karas M., Bachmann D., Bahr D. and Hillenkamp F. Matrix-assisted ultravioletlaser desorption of nonvolatile compounds. Int. J. Mass Spectrom. Ion Proc. 1987;78:53–68.

6. Sandle T. Microbial Identification: Laboratory Techniques and Methods. In Chesca, A. (Ed.) Methods for Diseases: Diagnostic with Applicability in Practice, Lambert Academic Publishing, Germany. 2014:15–26

7. Schubert S. Novel, improved sample preparation for rapid, direct identification from positive blood cultures using matrix-assisted laser desorption/ionization time-of-flight (MALDI-TOF) mass spectrometry. J. Mol. Diagn. 2011;13:701–706.

8. Ford B.A., Burnham C.A. Optimization of routine identification of clinically relevant Gram-negative bacteria by use of matrix-assisted laser desorption ionization-time of flight mass spectrometry and the Bruker Biotyper. J. Clin. Microbiol. 2013;51:1412–1420. DOI: 10.1128/JCM.01803-12

9. Schmitt B.H., Cunningham S.A., Dailey A.L., Gustafson D.R., Patel R. Identification of anaerobic bacteria by Bruker Biotyper matrix-assisted laser desorption ionization-time of flight mass spectrometry with on-plate form.ic acid preparation. J. Clin. Microbiol. 2013;51:782–786. DOI: 10.1128/JCM.02420-12

10. Schulthess B., Ledermann R., Mouttet F., Zbinden A., Bloemberg G.V., Böttger E.C., Hombach M. Use of the Bruker MALDI Biotyper for identification of molds in the clinical mycology laboratory. J. Clin. Microbiol. 2014;52:2797–2803. DOI: 10.1128/JCM.00049-14

11. UK Standards for Microbiology Investigations: Matrix-Assisted Laser Desorption/Ionisation -Time of Flight Mass Spectrometry (MALDI-TOF MS) Test Procedure, Standards Unit, Microbiology Services, Public Health England, UK, 2015.

12. Zhenyu Song, Xiuping Liu, Minyu Zhu, Yiwei Tan, Kaili Wu Using MALDI-TOFMS to test Staphylococcus aureus–infected vitreous. Molecular Vision. 2017;23:407– 441.

13. Chun L. Rapid pathogen identification and antimicrobial susceptibility testing in in vitro endophthalmitis with matrix assisted laser desorption-ionization Time-of-Flight Mass Spectrometry and VITEK 2 without prior culture. PLoS ONE. 2019;14(12):e0227071. DOI: 10.1371/journal.pone.0227071