Viridans-ryhmän streptokokkikantojen identifiointi Brukerin MALDI-TOF MS -laitteella

Abstract

Viridans-ryhmän streptokokit ovat non- tai alfahemolyyttisiä, pääosin matalavirulenssisia streptokokkeja, jotka voidaan jakaa viiteen ryhmään niille tyypillisten ominaisuuksien perusteella. Viridans-streptokokkien mitis-ryhmään kuuluva Streptococcus pneumoniae on tärkeä taudinaiheuttaja. Matriisiavusteista laserdesorptioionisaatio lentoaikamassaspektrometriaa (MALDI-TOF MS) käytetään mikrobien identifioimiseen, mutta sillä on ollut ongelmia viridans-streptokokkien identifioimisessa. MALDI-TOF MS:ssa mikrobisolun proteiinit ionisoidaan ja ionien massa erotellaan massa/varaus-suhteen (m/z) perusteella lentoajan avulla ja näin saadaan molekyylin massaspektri. Mikrobille spesifistä spektriä verrataan viitetietokannassa olevien tunnettujen lajien spektreihin. Tämän tutkimuksen tarkoituksena oli identifioida viridans-ryhmän streptokokkeja käyttämällä Brukerin MALDI-TOF MS -laitetta ja verrata tyyppikannoista saatuja tuloksia niiden tyyppikantanimiin ja potilasnäytteiden tuloksia aiemmin pyrosekvensoinnilla saatuihin tuloksiin. Tavoitteena oli selvittää voidaanko laitteella luotettavasti identifioida viridans-ryhmän streptokokit ja erottaa erityisesti pneumokokki muista viridans-streptokokeista. Tutkimus suoritettiin TYKSLABin kliinisen mikrobiologian laboratoriossa. Tutkimuksessa identifioitiin 154 näytettä, joista 55 oli tyyppikantakokoelmista kerättyjä ja 99 veriviljelynäytteistä eristettyjä bakteerikantoja. Kaikki näytteet identifioitiin MALDI-TOF MS:lla. Potilasnäytteistä saatuja tuloksia verrattiin niistä aiemmin pyrosekvensoinnilla saatuihin tuloksiin ja tyyppikantanäytteistä saatuja tuloksia verrattiin niiden tyyppikantanimiin. Sekä tyyppikanta- että potilasnäytteissä MALDI-TOF MS:lla saadut tulokset täsmäsivät ryhmätasolla erittäin hyvin. Tyyppikantanäytteistä 91 %:sta saatiin lajitasolla oikea tulos ja potilasnäytteistä 36 %:sta saatiin pyrosekvensoinnilla ja MALDI-TOF MS:lla sama laji. Lajitasolla väärin identifioiduista potilasnäytteistä suurin osa kuului mitis-ryhmään. MALDI-TOF MS tunnisti virheellisesti pneumokokeiksi 40 mitis-ryhmään kuuluvaa kantaa. Näin ollen laite ei sovellu pneumokokkien identifiointiin. Muiden viridans-ryhmän streptokokkien identifioinnin luotettavuus laitteella vaihtelee.

Viridans group streptococci are non or alpha hemolytic gram positive bacteria with mainly low level of virulence and can be divided into five groups based on their typical characteristics. Streptococcus pneumoniae of the mitis group is an important pathogen. Matrix assisted laserdesorption/ionization time-of-flight mass spectrometry (MALDI-TOF MS) is used for identification of microbes, although it has succeeded variably in identifying viridans streptococci. MALDI-TOF MS first ionizes the microbe’s proteins, then separates them according to their mass/charge (m/z) ratio and finally, with the help of their time-of-flight produces a mass spectrum for the molecule. The species specific spectrum is then compared to the spectra of known species in a database. The aim of this study was to identify viridans group streptococci by using Bruker's MALDI-TOF mass spectrometer and to compare the results obtained from type strain isolates to their type strain names and the results from clinical isolates to the results previously obtained by pyrosequencing. The objective of the study was to investigate whether it is possible to identify viridans group streptococci reliably by using MALDI-TOF MS and more specifically if it can distinguish S. pneumoniae from other viridans streptococci. The study was performed at the Clinical Microbiology Laboratory of TYKSLAB. Altogether 154 samples were analyzed, of which 55 were from type strain collections and 99 were bacterial strains isolated from blood cultures. All isolates were identified by using MALDI-TOF MS. The results were then compared to the type strain names and the results previously obtained from pyrosequencing. Both type strain and clinical samples were identified succesfully by MALDI-TOF MS at group-level. At species-level 91 % of type strains were identified correctly, but only 36 % of clinical samples were assigned to the same species as by pyrosequencing. Most of the samples with false identification at species-level belonged to the mitis group. MALDI-TOF MS misidentified 40 strains of the mitis group as pneumococci. Thus MALDI-TOF MS is not suitable for the identification of pneumococci. The reliability of identification results of other viridians group streptococci by MALDI-TOF MS varies.