MALDI-TOF – Identificação de bactérias e fungos em menos de uma hora

13.06.2013

A tecnologia MALDI-TOF (Matrix-Assisted Laser Desorption Ionization – Time of Flight) está sendo implementada no Laboratório Richet como uma sólida e rápida metodologia de identificação de microrganismos no Setor de Microbiologia Clínica.

Os métodos microbiológicos tradicionais de identificação da maioria dos agentes infecciosos baseiam- se na análise fenotípica do metabolismo de provas bioquímicas dos microrganismos. Mesmo atravésda utilização de sistemas automatizados, o resultado final da identificação do agente etiológico das infecções leva, em muitos casos, entre 12 e 24 horas, podendo chegar a dias em algumas situações específicas. Muitas vezes os resultados, quando obtidos, perdem impacto clínico e atrasam a correta terapia antimicrobiana no tratamento do paciente.

A técnica de MALDI-TOF baseia-se na analise e detecção de um grande espectro de proteínas, que é capaz de discriminar espécies estreitamente relacionadas. Conhecida como espectrometria de massa – foi primeiramente utilizada para a identificação de bactérias em 1975, sem, entretanto, ter entrado na rotina da microbiologia clínica. Com o tempo, a técnica permitiu a detecção de moléculas de maior massa – como, por exemplo, as proteínas. A evolução ocorreu quando a matriz utilizada para ionizar as proteínas foi mudada para que pudesse ionizar as proteínas ribossomais – estas bem mais conservadas do que as proteínas de superfície – o que levou à identificação de espécies e até subespécies de muitos microrganismos. Inúmeros estudos foram desenvolvidos nos últimos anos demonstrando a efetividade da técnica MALDITOF na rápida identificação bacteriana e fúngica. Outros protocolos foram desenvolvidos para identificar patógenos presentes em hemoculturas, a partir da aplicação da espectrometria de massa diretamente dos frascos de hemoculturas dos sistemas automatizados, quando detectados positivos. Há ainda o desenvolvimento de estudos proteômicos para a identificação de fenótipos de mecanismos de resistência. No sistema MALDI-TOF os microrganismos são colocados em uma placa que contém uma matriz polimérica. A placa é irradiada com um laser que vaporiza a amostra ionizando as moléculas que serão aspiradas e elevadas a um detector. Dependendo da molécula, o tempo de chegada será diferente (time of flight). Os dados obtidos através de gráficos que representam estas leituras serão comparados a uma base algorítmica que contém um grande número de espécies de relevância clínica – incluindo microrganismos aeróbios, anaeróbios, microbactérias, leveduras e fungos filamentosos. O procedimento é muito rápido e os resultados são obtidos em minutos.

A aplicação da espectrometria de massa através da técnica de MALDI-TOF à microbiologia clínica é inegável. Trata-se de uma ferramenta simples, rápida e altamente confiável, que substitui os métodos fenotípicos convencionais para a identificação bacteriana e fúngica na rotina do laboratório clínico, minimizando o tempo para a realização de diagnósticos fundamentais e otimizando a terapia antimicrobiana.

Autores: Cassiana da Costa Ferreira Leite, Pedro Fernandez Del Peloso e Helio Magarinos Torres Filho

ENGLISH

MALDI-TOF – Identification of bacteria and fungi in less than an hour

The technology MALDI-TOF (Matrix Assisted Laser Desorption Ionization-Time of Flight) is being implemented in the Laboratory Richet as a solid and fast methodology for identification of microorganisms in the Department of Clinical Microbiology.

The traditional microbiological methods for the identification of most infectious agents are based on phenotypic analysis of biochemical metabolism of microorganisms. Even through the use of automated systems, the end result of the identification of the etiologic agent of infections leads, in many cases, between 12 and 24 hours, to days reaching in some situations. Often the results, when obtained, lose clinical impact and delay the correct antimicrobial therapy in the treatment of the patient.

The MALDI-TOF technique relies on the analysis and detection of a broad spectrum of proteins that are able to discriminate between closely related species. Known as mass spectrometry – was first used to identify bacteria in 1975, without however, have entered in the routine of clinical microbiology. Over time, this technique allowed the detection of molecules of higher mass – for example, proteins. The evolution occurred when the array used to ionize the proteins was changed so that it could ionize the ribosomal proteins – these much more conserved than the surface proteins – which led to the identification of species and subspecies by many microorganisms. Numerous studies have been developed in recent years demonstrating the effectiveness of the technique for rapid identification MALDI-TOF bacterial and fungal. Other protocols have been developed to identify pathogens in blood cultures, from the application of mass spectrometry directly from blood culture bottles of automated systems, if found positive. There is still developing proteomic studies for identifying phenotypes of resistance mechanisms. In the system MALDI-TOF microrganisms are placed in a plate containing a polymeric matrix. The plate is irradiated with a laser that vaporizes ionizing the sample molecules which are sucked and raised to a detector. Depending on the molecule, arrival time is different (Time of Flight). The data obtained from these graphs that represent readings are compared to a base algorithmic containing a large number of clinically relevant species – including aerobic microorganisms, anaerobic bacteria, mycobacteria, yeast and filamentous fungi. The procedure is very rapid and results are obtained in minutes.

The application of mass spectrometry by MALDI-TOF technique to clinical microbiology is undeniable. This is a simple, rapid and highly reliable, which replaces the conventional phenotypic methods for bacterial and fungal identification in routine clinical laboratory, minimizing the time for performing basic diagnostics and optimizing antimicrobial therapy.

Authors: Cassiana da Costa Ferreira Leite, Pedro Fernandez Del Peloso and Helio Magarinos Torres Filho