Mykobakteerien tunnistaminen ja työturvallisuus massaspektrometri-menetelmällä

Abstract

Maailmanlaajuisesti Mycobacterium tuberculosis-kompleksin aiheuttamaan tuberkuloosi-infektiotautiin sairastuu vuosittain noin 10 miljoonaa ihmistä. Mykobakteerien laboratoriodiagnostiikka perustuu värjäykseen, viljelyyn sekä geenimonistukseen, mutta menetelmien keskeiset ongelmat ovat viljelyn hitaus ja nukleiinihappo-osoituksen kallis hinta. Kliinisen mikrobiologian laboratoriossa on rutiinikäytössä mikrobien tunnistuksessa nopea, luotettava ja edullinen analyysimenetelmä MALDI-TOF MS, Matrix Assisted Laser Desorption Ionization Time-Of-Flight mass spectrometry, joka perustuu ionisoitujen analyyttien lentoajan mittaukseen. Opinnäytetyössä selvitettiin MALDI-TOF MS:n soveltuvuutta mykobakteerien turvalliseen ja luotettavaan tunnistamiseen.

Opinnäytetyön tarkoituksena oli kuvata mykobakteerien tunnistamista massaspektrometri -menetelmällä sekä siihen liittyvää työturvallisuutta. Tavoitteena oli tuottaa kuvaileva kirjallisuuskatsaus, jossa koottiin yhteenveto aiheesta saatavilla olevaa tutkimustietoa hyödyntäen. Tutkimusartikkelit kerättiin käyttämällä sähköisiä tietokantoja. Lopulliseen aineistoon valikoitui tutkimusartikkelit, jotka vastasivat tutkimuskysymykseen sekä niille asetettuihin valinta- ja poissulkukriteereihin. Opinnäytetyön tilaajana toimi Fimlab Laboratoriot Oy:n sairaalamikrobiologi Bruno Luukinen.

Tulokset osoittavat MALDI-TOF MS:n olevan vaihtoehtoinen menetelmä mykobakteerien tunnistamisessa, mutta se vaatii luotettavan inaktivointimenetelmän M. tuberculosis-kompleksin (MTC) tartuntavaarallisuuden vuoksi. Tutkimustuloksista käy ilmi, että MTC pystytään luotettavasti erottamaan ei-tuberkuloottisista mykobakteereista erilaisia inaktivointimenetelmiä hyödyntäen. Tulosten kannalta oleellista ei ole mykobakteerien viljelmien ikä vaan bakteerien määrä. Lisäksi kiinteä elatusaine osoittautui tunnistamisen kannalta paremmaksi kasvatusalustaksi suuremman bakteerikasvuston vuoksi.

The laboratory diagnostics of mycobacterium is based on bacterial staining, bacterial culture and gene amplification. The main problems with these methods are the slowness of cultivation and the high price of nucleic acid partition. MALDI-TOF MS, Matrix Assisted Laser Desorption Ionization Time-Of-Flight mass spectrometry, is a fast, reliable, and cost-effective method for analysis. It is based on the measurement of flight time of ionized analytes. In this thesis the feasibility of MALDI-TOF MS for safe and reliable identification of mycobacterial was examined.

The purpose of this thesis is to describe the identification of mycobacterium with the mass spectrometry method and the work safety related to it. The objective was to produce a descriptive literature review, in which a summary was gathered by utilizing current research findings. The research articles were gathered from databases. The articles included were selected on the relevance regarding the study question and on the basis of inclusion and exclusion criteria. The thesis was assigned by hospital microbiologist Bruno Luukinen of Fimlab Laboratories Ltd.

The research findings concluded that MALDI-TOF MS is an alternative method for identification of mycobacterium, but it requires a reliable inactivation method due to the M. tuberculosis complex’s (MTC) high risk of infection. The research findings show that MTC can be separated reliably from non-tuberculosis mycobacterium using different inactivation methods. In terms of results the age of the cultivation of mycobacterium is not essential, but the quantity of bacteria is. In addition, a solid nutrient base was shown better for identification because of the larger amount of bacterial growth.