การระบุและการจำแนกลักษณะแบคทีเรีย
การระบุและการจำแนกลักษณะแบคทีเรียคือชุดของวิธีการทางห้องปฏิบัติการที่ใช้ในการแยกแบคทีเรียจากตัวอย่างทางคลินิกและระบุชนิดของแบคทีเรีย ได้แก่ สกุลและสปีชีส์ และหากเกี่ยวข้องก็คือสายพันธุ์ เพื่อให้ผลลัพธ์สามารถสนับสนุนการวินิจฉัย การเลือกการรักษา และการเฝ้าระวังได้ ห้องปฏิบัติการสมัยใหม่ได้รวมวิธีการแบบดั้งเดิมที่อาศัยการเพาะเลี้ยงและการทดสอบทางชีวเคมีเข้ากับการระบุโปรตีนด้วยแมสสเปกโทรเมตรีและการหาลำดับกรดนิวคลีอิก
Definition
การระบุแบคทีเรียคือกระบวนการทางห้องปฏิบัติการในการกำหนดสกุลและสปีชีส์ (และหากจำเป็น สายพันธุ์หรือชนิด) ของแบคทีเรียที่แยกได้จากหรือตรวจพบในตัวอย่างทางคลินิก โดยใช้วิธีการทางฟีโนไทป์ โปรตีโอมิกส์ และจีโนไทป์
Scope
บทความนี้ครอบคลุมถึงการแยกเชื้อเบื้องต้นและการส่องกล้องจุลทรรศน์ การระบุฟีโนไทป์โดยการเพาะเลี้ยงและปฏิกิริยาทางชีวเคมี การระบุโปรตีนด้วย MALDI-TOF แมสสเปกโทรเมตรี และการระบุจีโนไทป์ด้วยการหาลำดับยีน รวมถึงความแตกต่างระหว่างการระบุ (การตั้งชื่อสิ่งมีชีวิต) และการจำแนกลักษณะ (การจัดประเภทและการกำหนดลักษณะเฉพาะ) โดยจะถือว่าสิ่งเหล่านี้เป็นวิธีการทางห้องปฏิบัติการมากกว่าคำแนะนำทางคลินิก
Core questions
- แบคทีเรียสปีชีส์ใดที่พบในตัวอย่างนี้ และการแยกเชื้อนี้มีความสำคัญทางคลินิกหรือไม่?
- วิธีการระบุใดที่เหมาะสมสำหรับสิ่งมีชีวิตนี้ ไม่ว่าจะเป็นการเพาะเลี้ยงและชีวเคมี, MALDI-TOF แมสสเปกโทรเมตรี, หรือการหาลำดับยีน?
- สิ่งมีชีวิตถูกจำแนกลักษณะอย่างไรนอกเหนือจากระดับสปีชีส์ เช่น การจัดประเภทเพื่อการสอบสวนการระบาด?
- ข้อจำกัดของแต่ละวิธีในด้านความเร็ว ความแม่นยำ และความสามารถในการแยกแยะสปีชีส์ที่ใกล้เคียงกันคืออะไร?
Key concepts
- การแยกเชื้อเบื้องต้นและการเพาะเลี้ยงเชื้อบริสุทธิ์
- การย้อมแกรมและสัณฐานวิทยาของโคโลนี
- การทำโปรไฟล์ทางชีวเคมีและฟีโนไทป์
- การระบุด้วย MALDI-TOF แมสสเปกโทรเมตรี
- 16S rRNA และการหาลำดับยีนอื่นๆ
- การระบุกับการจำแนกลักษณะ (การจัดประเภท)
- ฐานข้อมูลอ้างอิงและการจับคู่สเปกตรัม
- ระยะเวลาดำเนินการ
Mechanisms
การระบุแบบดั้งเดิมเริ่มต้นด้วยการแยกเชื้อบริสุทธิ์ จากนั้นอ่านการเจริญเติบโตบนอาหารเลี้ยงเชื้อแบบคัดเลือกและแบบจำแนก รูปแบบการย้อมแกรม และชุดของปฏิกิริยาทางชีวเคมีเพื่อจัดสิ่งมีชีวิตให้อยู่ในสปีชีส์ การระบุโปรตีนด้วย MALDI-TOF แมสสเปกโทรเมตรีจะใช้วิธีการทำให้โปรตีนจากโคโลนีแตกตัวเป็นไอออน และจับคู่สเปกตรัมมวลที่ได้ ซึ่งส่วนใหญ่เป็นโปรตีนไรโบโซมที่อุดมสมบูรณ์ กับฐานข้อมูลอ้างอิง ทำให้สามารถระบุระดับสปีชีส์ได้ภายในไม่กี่นาทีเมื่อมีเชื้อแยกได้ วิธีการนี้ได้เปลี่ยนแปลงขั้นตอนการทำงานของห้องปฏิบัติการประจำวันอย่างมาก (Clark et al., 2013) การระบุจีโนไทป์จะหาลำดับยีนที่อนุรักษ์ไว้ เช่น 16S rRNA หรือใช้วิธีการกรดนิวคลีอิกที่กว้างขึ้น ซึ่งช่วยให้สามารถระบุได้โดยตรงจากตัวอย่างหรือจากสิ่งมีชีวิตที่เจริญเติบโตได้ไม่ดี (Espy et al., 2006) แต่ละวิธีมีการแลกเปลี่ยนกันระหว่างความเร็ว ต้นทุน และอำนาจการจำแนก และการระบุที่รวดเร็วขึ้นมีความเชื่อมโยงกับการผลักดันที่กว้างขึ้นเพื่อปรับปรุงการวินิจฉัยโรคติดเชื้อ (Caliendo et al., 2013)
Clinical relevance
การระบุสิ่งมีชีวิตที่ถูกต้องเป็นจุดเริ่มต้นสำหรับการให้เหตุผลทางคลินิกเกี่ยวกับการติดเชื้อและการเลือกการทดสอบความไวต่อยาที่จะดำเนินการ บทความนี้อธิบายว่าการระบุทำได้อย่างไรและมีข้อจำกัดอะไรบ้าง เป็นเอกสารอ้างอิงและไม่ได้กำหนดว่าผลลัพธ์เฉพาะควรเปลี่ยนแปลงการดูแลผู้ป่วยแต่ละรายอย่างไร
Epidemiology
นอกเหนือจากการตั้งชื่อสิ่งมีชีวิตแล้ว วิธีการจำแนกลักษณะและการจัดประเภทเป็นพื้นฐานของการสอบสวนการระบาดและการเฝ้าระวังโดยการพิจารณาว่าเชื้อที่แยกได้จากผู้ป่วยที่แตกต่างกันมีความสัมพันธ์กันหรือไม่ การเปลี่ยนไปใช้แมสสเปกโทรเมตรีและวิธีการทางโมเลกุลเป็นส่วนหนึ่งของความพยายามที่กว้างขึ้นในการทำให้การตรวจจับเชื้อโรคเร็วขึ้นและให้ข้อมูลมากขึ้น (Caliendo et al., 2013)
History
การระบุแบคทีเรียอาศัยการเพาะเลี้ยง การย้อมสี และการจำแนกฟีโนไทป์ทางชีวเคมีเป็นส่วนใหญ่ตลอดศตวรรษที่ 20 การนำการหาลำดับกรดนิวคลีอิกและต่อมาคือ MALDI-TOF แมสสเปกโทรเมตรีมาใช้ในห้องปฏิบัติการประจำวันได้เปลี่ยนแปลงทั้งความเร็วและความกว้างของการระบุ โดยเฉพาะอย่างยิ่งแมสสเปกโทรเมตรีได้รับการอธิบายว่าเป็นการเปลี่ยนแปลงพื้นฐานในการปฏิบัติงานประจำวัน (Clark et al., 2013) และการเพิ่มจำนวนโมเลกุลได้ขยายสิ่งที่สามารถตรวจจับได้โดยตรงจากตัวอย่าง (Espy et al., 2006)
Related topics
Seminal works
- clark-2013
- espy-2006
- caliendo-2013
Frequently asked questions
- ความแตกต่างระหว่างการระบุและการจำแนกลักษณะของแบคทีเรียคืออะไร?
- การระบุเป็นการตั้งชื่อสิ่งมีชีวิตในระดับสกุลและสปีชีส์ ส่วนการจำแนกลักษณะจะลงลึกไปอีกเพื่อกำหนดลักษณะเฉพาะหรือจัดประเภทสายพันธุ์ เช่น เพื่อบอกว่าเชื้อที่แยกได้จากผู้ป่วยต่างกันนั้นเป็นส่วนหนึ่งของการระบาดเดียวกันหรือไม่
- เหตุใดแมสสเปกโทรเมตรีจึงกลายเป็นเรื่องปกติสำหรับการระบุแบคทีเรีย?
- MALDI-TOF แมสสเปกโทรเมตรีสามารถระบุแบคทีเรียหลายชนิดได้ถึงระดับสปีชีส์ภายในไม่กี่นาทีหลังจากมีเชื้อแยกได้ โดยการจับคู่สเปกตรัมมวลโปรตีนของสิ่งมีชีวิตกับฐานข้อมูลอ้างอิง ซึ่งทำให้การระบุประจำวันเร็วกว่าการทดสอบทางชีวเคมีแบบดั้งเดิมหลายวิธี (Clark et al., 2013)