Mikrobiyal Moleküler Patoloji
Mikrobiyal moleküler patoloji, enfeksiyöz ajanları — bakteri, virüs, mantar ve parazitler — ve bunların virülansını ve direncini yöneten genetik belirleyicileri saptamak, tanımlamak, karakterize etmek ve izlemek için nükleik asit ve protein tabanlı laboratuvar yöntemlerinin uygulanmasıdır. Klinik mikrobiyoloji ve moleküler tanı kesişiminde yer almakta olup, kültür ve mikroskopiyi dizi düzeyinde bilgi ile tamamlamaktadır.
Tanım
Mikrobiyal moleküler patoloji, patojenleri tanımlamak, genomlarını karakterize etmek ve epidemiyolojik ve direnç bilgilerini çıkarmak için moleküler teknikleri — nükleik asit amplifikasyonu, dizileme, hibridizasyon ve kütle spektrometrisi tabanlı profilleme — kullanan laboratuvar tıbbının bir dalıdır.
Kapsam
Bu alan, okuyucuyu tanısal mikrobiyolojide kullanılan moleküler yaklaşımlara yönlendirmektedir: organizma tanımlaması için korunmuş belirteç genlerinin amplifikasyonu ve dizilenmesi, salgın takibi ve evrim için genotipleme ve filogenetik analiz, direnç genlerinin saptanması, fungal ve parazitik hastalıkların moleküler tanısı ve kültürden bağımsız metagenomik ve tüm genom stratejileri. Bunları, yatak başı yönetim talimatları yerine laboratuvar ve referans konuları olarak çerçevelemektedir.
Alt konular
Temel sorular
- Hangi organizma mevcuttur ve moleküler belirteçlerle hangi tür veya suşa ayrıştırılabilir?
- İlişkili izolatlar bulaşmada nasıl bağlantılıdır ve filogeni evrimleri hakkında neyi ortaya koymaktadır?
- Hangi direnç ve virülans belirleyicileri kodlanmıştır ve ne kadar hareketlidirler?
- Kültürden bağımsız (metagenomik veya tüm genom) yöntemler, hedeflenmiş testlere ne zaman tercih edilmelidir?
Anahtar kavramlar
- Tanımlama hedefleri olarak korunmuş belirteç genleri (16S rRNA, ITS)
- Nükleik asit amplifikasyon testleri (PCR ve varyantları)
- Genotipleme ve moleküler suş tiplemesi
- Filogenetik çıkarım ve moleküler epidemiyoloji
- Genotipik direnç saptanması
- Kültürden bağımsız tanılama
- Tüm genom ve metagenomik dizileme
Mekanizmalar
Moleküler mikrobiyoloji yöntemleri, organizmalar arasındaki dizi farklılıklarından yararlanmaktadır. Korunmuş ancak değişken belirteç genleri — bakteriyel 16S rRNA geni ve fungal internal transcribed spacer (ITS) bölgesi — bir izolatı taksonomik olarak yerleştirmek için amplifiye edilebilir ve dizilenebilir (Patel, 2001). Suş düzeyinde ayrım, izolatların ilişkili olup olmadığını değerlendirmek için bantlama veya dizi tabanlı tiplemeyi kullanmaktadır (Tenover, 1995). Dizilerin örnekler arasında karşılaştırılması, patojenlerin nasıl evrildiğinin ve yayıldığının filogenetik olarak yeniden yapılandırılmasına olanak tanımaktadır (Pybus & Rambaut, 2009). Kültürden bağımsız metagenomik dizileme, nükleik asitleri doğrudan klinik materyalden okumakta, prensip olarak ne aranacağına dair önceden bilgi olmaksızın mevcut herhangi bir organizmayı saptayabilmektedir (Miller & Chiu, 2020).
Klinik önem
Moleküler yöntemler, modern laboratuvarların patojenleri nasıl tanımladığını, direnç belirleyicilerini nasıl saptadığını ve bulaşmayı nasıl yeniden yapılandırdığını tanımlamaktadır; bu da sistem düzeyinde tanısal raporlamayı, enfeksiyon önleme sürveyansını ve antimikrobiyal yönetimi desteklemektedir. Bu madde, bu tür kanıtların nasıl üretildiğini açıklamakta olup, herhangi bir bireysel hastayı teşhis etme veya tedavi etme rehberi değildir.
Kanıt ve kılavuzlar
Burada özetlenen yöntemler, suş tipleme paternlerini yorumlamak için standartlaştırılmış kriterler (Tenover, 1995) ve metagenomik dizilemenin klinik rolünü değerlendiren derlemeler (Miller & Chiu, 2020) dahil olmak üzere klinik mikrobiyolojideki tanısal ve metodolojik literatürden yararlanmaktadır. Spesifik test performansı ve raporlama standartları profesyonel ve düzenleyici kurumlar tarafından belirlenmekte olup, burada tekrarlanmamaktadır.
Tarihçe
Moleküler mikrobiyoloji, yirminci yüzyılın sonlarında PCR ve DNA dizilemesinin yayılmasıyla gelişmiştir; bu da korunmuş gen tanımlamasını (Patel, 2001) ve tekrarlanabilir moleküler suş tiplemesini (Tenover, 1995) rutin hale getirmiştir. Yüksek verimli dizilemenin olgunlaşması, alanı daha sonra patojen genomlarını doğrudan klinik örneklerden okuyan tüm genom ve metagenomik yaklaşımlara genişletmiştir (Miller & Chiu, 2020).
İlgili konular
Temel eserler
- patel-2001
- tenover-1995
- pybus-2009
Sıkça sorulan sorular
- Mikrobiyal moleküler patoloji, geleneksel klinik mikrobiyolojiden nasıl farklılaşmaktadır?
- Geleneksel mikrobiyoloji kültür, mikroskopi ve fenotipik testlere dayanırken, moleküler patoloji, kültürde zayıf büyüyen veya hiç büyümeyenler de dahil olmak üzere organizmaları tanımlayabilen ve karakterize edebilen nükleik asit ve dizi tabanlı yöntemler eklemektedir.
- Moleküler yöntemler kültürü ikame etmekte midir?
- Tamamen değil; moleküler ve kültür tabanlı yöntemler genellikle tamamlayıcıdır. Kültür, fenotipik duyarlılık testi ve izolatların geri kazanılması için önemli olmaya devam ederken, moleküler yöntemler hız, dizi düzeyinde tanımlama ve direnç belirleyicilerinin saptanması sağlamaktadır.