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質譜法微生物鑒定基本原理

【摘要】:
VITEKMS作為梅里埃微生物鑒定的產品,可以在一分鐘內完成鑒定過程,是很多鑒定產品望塵莫及的,對于這么好用的設備,它的工作原理確讓很多人覺得高高在云端,不是很好理解.今天小編就和大家一起來扒扒.其實大家會發現其實沒有想象的復雜.微生物鑒定基本原理?利用不同菌種菌體全蛋白質量指紋圖譜差異鑒定微生物(如下圖),屬于分析菌體組成成分的化學分類方法。?微生物鑒定主要步驟?VITEKMS采用基質輔助激光解

VITEK MS作為梅里埃微生物鑒定的產品,可以在一分鐘內完成鑒定過程,是很多鑒定產品望塵莫及的,對于這么好用的設備,它的工作原理確讓很多人覺得高高在云端,不是很好理解.今天小編就和大家一起來扒扒.其實大家會發現其實沒有想象的復雜.

微生物鑒定基本原理

 

利用不同菌種菌體全蛋白質量指紋圖譜差異鑒定微生物(如下圖),屬于分析菌體組成成分的化學分類方法。

 

微生物鑒定主要步驟

 

VITEK MS采用基質輔助激光解吸電離-飛行時間(MALDI-TOF)技術獲取蛋白分子質譜。鑒定過程分為兩部分:

1. 獲取待鑒定菌種的蛋白質譜;

 

2. 與數據庫菌種的質譜比較、分析得到鑒定結果(如下圖)。

 

 

下面我們詳細的看下VITEK MS質譜獲取、數據庫比較分析過程。

 

VITEK MS由RUO(僅科研用)和IVD(常規鑒定用)2個數據庫組成。

 

數據庫—RUO

 

采用質譜與質譜匹配模式。簡單講就是數據庫保存的是標準菌株和典型菌株的質譜,待鑒定菌質譜與數據庫的質譜逐一匹配,相似度高者鑒定為該菌種的概率就高。VITEK MS RUO鑒定數據庫,即SARAMIS (Spectral ARchive And Microbial Identification System),于1998年建庫,2004年首次在臨床實驗室應用,是MALDI-TOF MS問世后最早建立的質譜數據庫,由參考質譜(Reference Spectra)和超級質譜(SuperSpectra)組成。

 

1.參考質譜:由每種菌建庫時收集的標準菌株和典型菌株獲取的所有質譜組成。優點是對建庫菌株數量要求低,1株或幾株典型菌即可建庫,但鑒定時需要待測菌質譜與建庫菌質譜峰與峰匹配,影響因素較多。

 

2.超級質譜:在每種菌大量參考質譜基礎上,篩選40個左右的特異性質譜峰組成。優點是待測菌質譜峰只需要與這40個左右特異峰相匹配,若全部匹配則鑒定結果可信度最高,依次遞減。超級質譜鑒定結果準確性高,但要求收集的建庫菌株數量較多。

 

所以,VITEK MS RUO鑒定微生物就是待測菌質譜首先與超級質譜匹配,如果鑒定可信度小于75%時再與參考質譜匹配,但結果以相似性%表示。

 

 

數據庫—IVD

 

采用Bin權重矩陣分析模式,于2009-2010年研發,借鑒SARAMI超級質譜鑒定的優點,使傳統的質譜比對實現了數值化,此稱為高級質譜分析系統(Advanced Spectra Classifier,ASC)。

 

 1. Bin:一種數據處理方式,在此用于將獲取的質譜(3000-17000 Da,微生物主要鑒定信息在此范圍)分配在1300個bin(區間)中(如下圖)。

 

2.權重:表示每個bin的質譜峰在菌種鑒定時的特異性高低,權重在+15(陽性特異性峰)~-15(陰性特異性峰)之間。陽性特異性峰是指只有該建庫菌種具有的質量峰(最高權重為+15)。陽性特異峰需要收集每種菌大量的代表菌株(如大腸埃希菌建庫收集了486株菌)獲取質譜后確定。陰性特異性峰則是指除建庫菌之外的所有質量峰。如果建庫菌株有的有該質量峰、有的沒有,則權重依次遞減。類似確定某種菌的某個生化試驗陽性率,所有菌株99%陽性,則該試驗特異性高(陽性特異性)。如果所有菌株99%為陰性,否定該菌的特異性則高(陰性特異性)。例如用生化試驗(陽性特異性)鑒定為嗜麥芽窄食單胞菌,但藥敏試驗對亞胺培南高度敏感(陰性特異性)。則該鑒定結果的正確性可疑或被否定。因此,VITEK MS IVD系統為保證結果的準確性,鑒定菌種時既考慮陽性峰的特異性,同時也兼顧陰性峰的特異性。

 

3.  Bin權重矩陣:數據庫中由每種菌Bin的質譜峰權重組成的數值陣列稱為Bin權重矩陣(如下圖)。

 

所以,VITEK MS IVD系統鑒定微生物就是

待測菌獲取的質譜分配在1300個Bin中,與標本準備時所選數據庫(細菌或真菌)每個菌種比對,待測菌標化的質譜峰強度(在Myla點擊結果后下方的圖形縱坐標值即是)×數據庫菌種對應Bin權重值得出該Bin的一個數值,所有1300個Bin的數值相加得到待測菌與數據庫某個菌的比對值(Score),該值的大小與最后鑒定為數據庫相應菌種的可信度相關(如下圖)。

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