تحديد البكتيريا والتنميط الجزيئي

يشمل تحديد البكتيريا والتنميط الجزيئي الأساليب المستخدمة لتحديد الأنواع البكتيرية التي تنتمي إليها العزلة، وتجاوز تحديد الأنواع لتمييز السلالات لأغراض التحقيق في التفشيات والترصد. تتراوح هذه الأساليب من تسلسل الجينات الواسمة المحفوظة ومطابقة البروتينات إلى التنميط السلالي القائم على التقييد والتسلسل.

Definition

يُسند تحديد البكتيريا العزلة إلى مجموعة تصنيفية باستخدام الواسمات الجزيئية أو ملامح البروتين، بينما يميز التنميط الجزيئي بين عزلات من نفس النوع لتقييم مدى ارتباطها لأغراض وبائية.

Scope

يتناول هذا الموضوع التحديد القائم على التسلسل (خاصة تسلسل جين 16S rRNA)، والتحديد البروتيني بواسطة مطياف الكتلة MALDI-TOF، وأساليب التنميط الجزيئي للسلالات مثل الرحلان الكهربائي الهلامي ذي المجال النبضي، وبشكل متزايد، التنميط الجينومي الكامل. يُقدم هذا الموضوع كموضوع مختبري ومرجعي، وليس كإرشادات علاجية.

Core questions

• ما هو النوع أو الجنس الذي تنتمي إليه هذه العزلة، وما مدى الثقة التي يمكن أن تحل بها الواسمات الجزيئية ذلك؟
• هل عزلتان أو أكثر من نفس السلالة، وما هو عتبة التشابه التي تحدد الارتباط؟
• ما هي طريقة التنميط التي توفر القوة التمييزية والقابلية للتكرار المناسبة للسؤال؟

Key concepts

• تسلسل جين 16S rRNA
• تنميط مطياف الكتلة MALDI-TOF
• الرحلان الكهربائي الهلامي ذو المجال النبضي (PFGE)
• التنميط التسلسلي متعدد المواقع (MLST)
• تنميط تسلسل الجينوم الكامل
• القوة التمييزية والقابلية للتكرار
• معايير ارتباط السلالات

Mechanisms

يمكن أن يعتمد تحديد الأنواع على تضخيم وتسلسل جين 16S rRNA، الذي تسمح مناطقه المحفوظة والمتغيرة بالتصنيف التصنيفي لمعظم البكتيريا ذات الأهمية السريرية، مع وجود قيود حيث تتشارك الأنواع وثيقة الصلة تسلسلات شبه متطابقة (Patel, 2001). بدلاً من ذلك، يحدد مطياف الكتلة MALDI-TOF الكائنات الحية عن طريق مطابقة أطياف كتلة البروتين المميزة لها مع قواعد البيانات المرجعية، مما يوفر تحديدًا سريعًا من المستعمرات (Greub, 2010). لتمييز مستوى السلالة، يقارن الرحلان الكهربائي الهلامي ذو المجال النبضي أنماط شظايا التقييد الكروموسومية، مع معايير موحدة تحدد متى تعتبر العزلات غير قابلة للتمييز، أو وثيقة الصلة، أو متميزة (Tenover, 1995). يتيح تسلسل الجينوم الكامل الآن تنميطًا عالي الدقة ويستخدم بشكل متزايد للترصد وإعادة بناء التفشيات (Deng et al., 2016).

Clinical relevance

يصف التحديد والتنميط الدقيقان كيفية تسمية المختبرات للكائنات الحية وربط العزلات ذات الصلة، مما يدعم ترصد الوقاية من العدوى، واكتشاف التفشيات، والإبلاغ عنها. يشرح هذا الموضوع كيفية إنتاج هذه الأدلة ولا يقدم توصيات تشخيصية أو علاجية فردية.

Epidemiology

يعد التنميط الجزيئي أمرًا أساسيًا في علم الأوبئة الجزيئي: تساعد مقارنة السلالات عبر المرضى، أو الأجنحة، أو مصادر الغذاء في تحديد ما إذا كانت الحالات تشترك في مصدر مشترك. أصبحت الأساليب القائمة على الجينوم الكامل أداة أساسية للترصد والتحقيق في تفشيات مسببات الأمراض المنقولة بالغذاء وتلك المرتبطة بالرعاية الصحية (Deng et al., 2016).

Evidence & guidelines

لطالما استُرشد تفسير التنميط السلالي بمعايير موحدة ومتفق عليها من قبل الخبراء لقراءة أنماط التقييد (Tenover, 1995). يتم تحديد أداء التحديد والتنميط، وتنظيم قواعد البيانات، ومعايير الجودة من قبل الهيئات المهنية ومصنعي الفحوصات ولا يتم استنساخها هنا.

History

أصبح التحديد القائم على التسلسل عمليًا مع دخول تفاعل البوليميراز المتسلسل وتسلسل جين 16S rRNA إلى المختبرات السريرية (Patel, 2001)، بينما تم تقنين التنميط السلالي القابل للتكرار من خلال معايير توافقية لتفسير أنماط PFGE (Tenover, 1995). لاحقًا، أحدث مطياف الكتلة MALDI-TOF تحولًا في التحديد الروتيني عن طريق تقصير وقت الاستجابة بشكل كبير (Greub, 2010)، ووسع تسلسل الجينوم الكامل التنميط إلى دقة النوكليوتيد الواحد (Deng et al., 2016).

Debates

كيف ينبغي تعريف ارتباط السلالات؟

توفر معايير نمط النطاقات فئات ارتباط قابلة للتكرار ولكنها خشنة، بينما توفر طرق الجينوم الكامل دقة أدق؛ ويستمر المجال في التفاوض على العتبات وكيفية مقارنة النتائج عبر الطرق والمختبرات.

Seminal works

• patel-2001
• tenover-1995
• greub-2010

Frequently asked questions

متى يكون تسلسل 16S rRNA مفيدًا للغاية؟

إنه مفيد بشكل خاص للكائنات الحية التي يصعب تحديدها بالطرق المظهرية أو التي تنمو ببطء، على الرغم من أنه قد لا يميز الأنواع وثيقة الصلة جدًا التي تكون تسلسلات 16S الخاصة بها شبه متطابقة.

لماذا يتم تنميط البكتيريا بما يتجاوز تحديد الأنواع؟

يميز التنميط بين عزلات من نفس النوع لتحديد ما إذا كانت جزءًا من نفس سلسلة الانتقال، وهو أمر ضروري للتحقيق في التفشيات وترصد مكافحة العدوى.