Identifikasi Bakteri dan Penentuan Tipe Molekuler

Identifikasi bakteri dan penentuan tipe molekuler mencakup metode yang digunakan untuk menentukan spesies bakteri dari suatu isolat dan, lebih dari sekadar spesies, untuk membedakan galur (strain) untuk investigasi wabah dan surveilans. Ini berkisar dari pengurutan gen penanda yang lestari dan pencocokan profil protein hingga penentuan tipe galur berbasis restriksi dan sekuens.

Definition

Identifikasi bakteri menetapkan suatu isolat ke dalam kelompok taksonomi menggunakan penanda molekuler atau profil protein, sedangkan penentuan tipe molekuler membedakan antarisolat dari spesies yang sama untuk menilai keterkaitannya untuk tujuan epidemiologis.

Scope

Topik ini membahas identifikasi berbasis sekuens (terutama pengurutan gen 16S rRNA), identifikasi proteomik dengan spektrometri massa MALDI-TOF, dan metode penentuan tipe galur molekuler seperti elektroforesis gel medan berdenyut dan, semakin banyak, penentuan tipe seluruh genom. Ini disajikan sebagai topik laboratorium dan referensi, bukan sebagai panduan pengobatan.

Core questions

• Spesies atau genus apa yang menjadi milik isolat ini, dan seberapa yakin penanda molekuler dapat menyelesaikannya?
• Apakah dua atau lebih isolat adalah galur yang sama, dan ambang batas kesamaan apa yang mendefinisikan keterkaitan?
• Metode penentuan tipe mana yang menawarkan daya diskriminasi dan reproduktifitas yang sesuai dengan pertanyaan?

Key concepts

• Pengurutan gen 16S rRNA
• Profil spektrometri massa MALDI-TOF
• Elektroforesis gel medan berdenyut (PFGE)
• Penentuan tipe sekuens multilokus (MLST)
• Penentuan tipe sekuens seluruh genom
• Daya diskriminasi dan reproduktifitas
• Kriteria keterkaitan galur

Mechanisms

Identifikasi spesies dapat mengandalkan amplifikasi dan pengurutan gen 16S rRNA, yang daerah lestari dan variabelnya memungkinkan penempatan taksonomi sebagian besar bakteri yang relevan secara klinis, dengan batasan di mana spesies yang berkerabat dekat memiliki sekuens yang hampir identik (Patel, 2001). Spektrometri massa MALDI-TOF sebaliknya mengidentifikasi organisme dengan mencocokkan spektrum massa protein karakteristiknya dengan basis data referensi, memberikan identifikasi cepat dari koloni (Greub, 2010). Untuk diskriminasi tingkat galur, elektroforesis gel medan berdenyut membandingkan pola fragmen restriksi kromosom, dengan kriteria standar yang mendefinisikan kapan isolat dianggap tidak dapat dibedakan, berkerabat dekat, atau berbeda (Tenover, 1995). Pengurutan seluruh genom kini memungkinkan penentuan tipe resolusi yang lebih tinggi dan semakin banyak digunakan untuk surveilans dan rekonstruksi wabah (Deng et al., 2016).

Clinical relevance

Identifikasi dan penentuan tipe yang akurat menjelaskan bagaimana laboratorium menamai organisme dan menghubungkan isolat terkait, mendukung surveilans pencegahan infeksi, deteksi wabah, dan pelaporan. Topik ini menjelaskan bagaimana bukti ini dihasilkan dan tidak memberikan rekomendasi diagnostik atau terapeutik individual.

Epidemiology

Penentuan tipe molekuler adalah inti dari epidemiologi molekuler: membandingkan galur antar pasien, bangsal, atau sumber makanan membantu menentukan apakah kasus-kasus tersebut memiliki sumber yang sama. Metode berbasis seluruh genom telah menjadi alat utama untuk surveilans dan investigasi wabah patogen bawaan makanan dan terkait layanan kesehatan (Deng et al., 2016).

Evidence & guidelines

Interpretasi penentuan tipe galur telah lama dipandu oleh kriteria standar, konsensus ahli untuk membaca pola restriksi (Tenover, 1995). Kinerja identifikasi dan penentuan tipe, kurasi basis data, dan standar kualitas ditetapkan oleh badan profesional dan produsen uji dan tidak direproduksi di sini.

History

Identifikasi berbasis sekuens menjadi praktis ketika PCR dan pengurutan gen 16S rRNA masuk ke laboratorium klinis (Patel, 2001), sementara penentuan tipe galur yang dapat direproduksi dikodifikasi melalui kriteria konsensus untuk menginterpretasikan pola PFGE (Tenover, 1995). Spektrometri massa MALDI-TOF kemudian mengubah identifikasi rutin dengan sangat mempersingkat waktu penyelesaian (Greub, 2010), dan pengurutan seluruh genom memperluas penentuan tipe hingga resolusi nukleotida tunggal (Deng et al., 2016).

Debates

Bagaimana seharusnya keterkaitan galur didefinisikan?

Kriteria pola pita memberikan kategori keterkaitan yang dapat direproduksi tetapi kasar, sedangkan metode seluruh genom menawarkan resolusi yang lebih halus; bidang ini terus menegosiasikan ambang batas dan cara membandingkan hasil antar metode dan laboratorium.

Seminal works

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

Frequently asked questions

Kapan pengurutan 16S rRNA paling berguna?

Ini sangat berguna untuk organisme yang sulit diidentifikasi dengan metode fenotipik atau yang tumbuh lambat, meskipun mungkin tidak dapat membedakan spesies yang sangat berkerabat dekat yang sekuens 16S-nya hampir identik.

Mengapa menentukan tipe bakteri di luar identifikasi spesies?

Penentuan tipe membedakan antarisolat dari spesies yang sama untuk menentukan apakah mereka adalah bagian dari rantai penularan yang sama, yang penting untuk investigasi wabah dan surveilans pengendalian infeksi.