آسیبشناسی مولکولی میکروبی
آسیبشناسی مولکولی میکروبی، کاربرد روشهای آزمایشگاهی مبتنی بر اسید نوکلئیک و پروتئین برای شناسایی، تشخیص، توصیف و ردیابی عوامل عفونی — باکتریها، ویروسها، قارچها و انگلها — و تعیینکنندههای ژنتیکی است که بیماریزایی و مقاومت آنها را کنترل میکنند. این حوزه در تقاطع میکروبیولوژی بالینی و تشخیص مولکولی قرار دارد و اطلاعات سطح توالی را به کشت و میکروسکوپی اضافه میکند.
Definition
آسیبشناسی مولکولی میکروبی شاخهای از پزشکی آزمایشگاهی است که از تکنیکهای مولکولی — تکثیر اسید نوکلئیک، توالییابی، هیبریداسیون، و پروفایلینگ مبتنی بر طیفسنجی جرمی — برای شناسایی پاتوژنها، توصیف ژنوم آنها، و استنتاج اطلاعات اپیدمیولوژیک و مقاومت استفاده میکند.
Scope
این حوزه خواننده را با رویکردهای مولکولی مورد استفاده در میکروبیولوژی تشخیصی آشنا میکند: تکثیر و توالییابی ژنهای نشانگر حفاظتشده برای شناسایی ارگانیسم، ژنوتایپینگ و تحلیل فیلوژنتیک برای ردیابی و تکامل شیوع بیماری، شناسایی ژنهای مقاومت، تشخیص مولکولی بیماریهای قارچی و انگلی، و استراتژیهای متاژنومیک و ژنوم کامل مستقل از کشت. این موارد به عنوان موضوعات آزمایشگاهی و مرجع مطرح میشوند، نه دستورالعملهای مدیریت بالینی.
Sub-topics
Core questions
- کدام ارگانیسم وجود دارد و تا چه گونه یا سویهای میتواند توسط نشانگرهای مولکولی شناسایی شود؟
- جدایههای مرتبط چگونه در انتقال به هم متصل هستند و فیلوژنی چه چیزی را در مورد تکامل آنها آشکار میکند؟
- کدام عوامل مقاومت و بیماریزایی کدگذاری شدهاند و میزان تحرک آنها چقدر است؟
- چه زمانی باید روشهای مستقل از کشت (متاژنومیک یا ژنوم کامل) بر آزمایشهای هدفمند ترجیح داده شوند؟
Key concepts
- ژنهای نشانگر حفاظتشده (16S rRNA, ITS) به عنوان اهداف شناسایی
- آزمایش تکثیر اسید نوکلئیک (PCR و انواع آن)
- ژنوتایپینگ و تایپینگ مولکولی سویه
- استنتاج فیلوژنتیک و اپیدمیولوژی مولکولی
- تشخیص مقاومت ژنوتیپی
- تشخیصهای مستقل از کشت
- توالییابی ژنوم کامل و متاژنومیک
Mechanisms
روشهای میکروبیولوژی مولکولی از تفاوتهای توالی بین ارگانیسمها بهره میبرند. ژنهای نشانگر حفاظتشده اما متغیر — ژن 16S rRNA باکتریایی و ناحیه ITS (internal transcribed spacer) قارچی — میتوانند تکثیر و توالییابی شوند تا یک جدایه از نظر طبقهبندی جایگاه یابد (Patel, 2001). تمایز در سطح سویه از روشهای باندینگ یا تایپینگ مبتنی بر توالی برای قضاوت در مورد ارتباط جدایهها استفاده میکند (Tenover, 1995). مقایسه توالیها در نمونههای مختلف امکان بازسازی فیلوژنتیک چگونگی تکامل و انتشار پاتوژنها را فراهم میکند (Pybus & Rambaut, 2009). توالییابی متاژنومیک مستقل از کشت، اسیدهای نوکلئیک را مستقیماً از مواد بالینی میخواند و در اصل هر ارگانیسم موجود را بدون دانش قبلی از آنچه باید جستجو شود، شناسایی میکند (Miller & Chiu, 2020).
Clinical relevance
روشهای مولکولی نحوه شناسایی پاتوژنها، تشخیص عوامل مقاومت، و بازسازی انتقال را در آزمایشگاههای مدرن توصیف میکنند که زیربنای گزارشدهی تشخیصی، نظارت بر پیشگیری از عفونت، و مدیریت آنتیبیوتیکی در سطح سیستم است. این مدخل توضیح میدهد که چگونه چنین شواهدی تولید میشود و راهنمایی برای تشخیص یا درمان هیچ بیمار خاصی نیست.
Evidence & guidelines
روشهای خلاصهشده در اینجا بر اساس ادبیات تشخیصی و روششناختی در میکروبیولوژی بالینی، از جمله معیارهای استاندارد برای تفسیر الگوهای تایپینگ سویه (Tenover, 1995) و بررسیهایی که نقش بالینی توالییابی متاژنومیک را ارزیابی میکنند (Miller & Chiu, 2020)، استوار است. عملکرد خاص آزمایش و استانداردهای گزارشدهی توسط نهادهای حرفهای و نظارتی تعیین میشوند و در اینجا بازتولید نشدهاند.
History
میکروبیولوژی مولکولی از گسترش PCR و توالییابی DNA در اواخر قرن بیستم رشد کرد، که شناسایی ژنهای حفاظتشده (Patel, 2001) و تایپینگ مولکولی سویه قابل تکرار (Tenover, 1995) را به یک روال تبدیل کرد. بلوغ توالییابی با توان بالا سپس این حوزه را به رویکردهای ژنوم کامل و متاژنومیک گسترش داد که ژنوم پاتوژنها را مستقیماً از نمونههای بالینی میخوانند (Miller & Chiu, 2020).
Related topics
Seminal works
- patel-2001
- tenover-1995
- pybus-2009
Frequently asked questions
- آسیبشناسی مولکولی میکروبی چه تفاوتی با میکروبیولوژی بالینی سنتی دارد؟
- میکروبیولوژی سنتی بر کشت، میکروسکوپی و آزمایشهای فنوتیپی متکی است، در حالی که آسیبشناسی مولکولی روشهای مبتنی بر اسید نوکلئیک و توالی را اضافه میکند که میتوانند ارگانیسمها را شناسایی و توصیف کنند، از جمله آنهایی که در کشت به خوبی یا اصلاً رشد نمیکنند.
- آیا روشهای مولکولی جایگزین کشت میشوند؟
- نه کاملاً؛ روشهای مولکولی و مبتنی بر کشت اغلب مکمل یکدیگر هستند. کشت برای آزمایش حساسیت فنوتیپی و بازیابی جدایهها همچنان مهم است، در حالی که روشهای مولکولی سرعت، شناسایی در سطح توالی و تشخیص عوامل مقاومت را اضافه میکنند.