במחקר שפורסם לאחרונה ב BMC מיקרוביולוגיהחוקרים פיתחו את האלגוריתם החדשני של אימות וניתוח אורגניזמים (NOVA) כדי לנתח באופן שיטתי מבודדי חיידקים לא מזוהים באמצעות שיטות מסורתיות כגון יינון בפיזור לייזר בסיוע מטריקס-זמן טיסה ספקטרומטריית מסה (MALDI-TOF MS) וחומצה ריבונוקלאית 16S חלקית (rRNA) ) ריצוף גנים באמצעות ריצוף גנום שלם (WGS).
רקע כללי
זיהוי המינים חיוני בבקטריולוגיה קלינית לצורך הדרכה לטיפול. שיטות קונבנציונליות עשויות שלא לזהות באופן מהימן כמה מבודדי חיידקים עקב מחסור בנתוני התייחסות או אורגניזמים לא מאופיינים. טכניקות מולקולריות כמו ניתוח רצף rRNA 16S יכולות לסווג מחדש ולשנות את שמם של מינים חיידקיים. עם זאת, במצבים ספורים, נעשה שימוש ב-WGS עקב רזולוציה גבוהה יותר ברמת המינים.
לגבי המחקר
במחקר הפרוספקטיבי הנוכחי, חוקרים פיתחו את אלגוריתם NOVA כדי לאפיין זנים בלתי מזוהים בשיטות רגילות.
חוקרים מבית החולים האוניברסיטאי באזל בשוויץ חקרו בידודי חיידקים חדשים, כולל אלו רלוונטיים מבחינה קלינית וכאלה שזיהוים היה בעייתי. הם סיפקו רצפים גנומיים של מספר אורגניזמים חיידקיים כדי להגדיל נתונים אפידמיולוגיים וטקסונומיים.
הצוות גם ניתח נתונים קליניים על חולים ואת החשיבות הקלינית של מבודדי החיידקים כדי לשפר את הידע האקולוגי והקליני של אורגניזמים חיידקיים חדשים. הם ערכו את המחקר בין דצמבר 2014 לינואר 2022 תוך שימוש במידע קליני, מולקולרי ופנוטיפי על מיני חיידקים.
הצוות ביצע מיקרוסקופיה ותרביות חיידקים מדגימות ביולוגיות שונות ואחריהן יינון בפיזור לייזר בעזרת מטריקס-זמן של טיסה ספקטרומטריית מסה לזיהוי חיידקים. הם ניתחו מדידות באמצעות נתוני Bruker Daltonics.
במקרה של חוסר יכולת לזהות חיידקים באופן מהימן על ידי ספקטרומטריית מסה, ממצאים שונים בכניסות הראשוניות ואחרות, היעדר מינים חיידקיים שפורסמו בתוקף, או ללא זיהוי ברמת המין, הם ניתחו לאחר מכן את המבודדים באמצעות תגובת שרשרת פולימראז חלקית 16S rRNA (PCR) ) ואחריו ניתוח רצף.
הצוות השווה את הרצפים הגנומיים שהתקבלו לאלה שבבסיס הנתונים של המרכז הלאומי למידע ביוטכנולוגיה (NCBI). במקרה של מינימום של שבעה פערים או חוסר התאמה (המציין ≤99% דמיון נוקלאוטידים) ברצפים בהשוואה למין החיידקים המסומנים כהלכה הדומים ביותר, הם כללו את הבידודים בהערכת NOVA. הם התייחסו למינים שתועדו בתוקף ברשימת השמות הפרוקריוטים עם עמידה במינוח (LPSN) במסד הנתונים הגרמני כמתואר כהלכה.
הצוות חילץ בדיעבד נתוני חולים מרשומות בריאות, ומומחי מחלות זיהומיות ניתחו את הדוחות המיקרוביולוגיים עם המצגת הקלינית של החולים. הם העריכו את הרלוונטיות הקלינית בהתבסס על הסימפטומים והסימנים הקליניים, נוכחות נלוות של פתוגן, פתוגניות חיידקית וסבירות קלינית.
תוצאות
61 מבודדים לא היו ניתנים לזיהוי בשיטות סטנדרטיות, אשר שולבו לאחר מכן בהערכת NOVA. הם זיהו 57% (n=35) מהאורגניזמים כמינים חדשים של חיידקים ו-43% (n=26) מהאורגניזמים שסומנו כבידוד קשה לזיהוי. מיני Schaalia ומינים Corynebacterium היו הסוגים השולטים. 27 מתוך 35 הזנים בודדו מדגימות רקמה עמוקה או מתרביות דם, כאשר שבעה מתוך 35 היו רלוונטיות קלינית.
הצוות זיהה ארבעה מבודדים כ Gulosibacter hominis ואחד כמו Pseudoclavibacter triregionum. הם זיהו שני זנים כל אחד בתוך הסוג Clostridium, אנאירוקוקוס, פפטוניפילוסו דסולפובריומתוכם השניים Corynebacterium pseudogenitalium מבודדים שזוהו פורסמו בתוקף בתקופה האחרונה. הצוות זיהה מין חדש אחד של ציטרובקטר, דרמבקטר, לנספילדלה, הלקקוקוס, נייסריה, פניבאצילוס, אוכרובקטרום, פורפירומונות, פנטואה, פסאודומונס, Pseudoclavibacter, Pusillimoas, פסיכובקטר, סנאטיה, טסרקוקוסו רותיה.
במיוחד, החוקרים זיהו אורגניזם אחד עבור מיני החיידקים הבאים: Devosia equisanguinis, Cutibacterium modestum, Fenollaria massiliensis, Enterococcus dongliensis, קינגלה פומצ'י, Kingella negevensis, Pantoea agglomerans, Mogibacter kristiansenii, Prevotella brunnea, Parvimonas parva, Pseudoramibacter alactolyticus, Pseudomonas yangonensis, Slackia exigua, Vandamella animalimorsusו Saezia sanguinis.
היסטוריה רפואית ונתונים על חשיבות קלינית היו זמינים ב-47 מתוך 61 מקרים, כאשר 15 מתוך 47 נחשבו לחיידקים המתאים מבחינה קלינית ו-21 כלא. הצוות סיווג שלושה מתוך 15 מקרים כמשמעותיים מבחינה קלינית עם גידול תרבית מונו-מיקרוביאלית. גילאי המטופלים נעו בין שבע ל-94 שנים, עם 64% גברים ו-36% נשים. 26 מבודדים שתוארו בעבר אך בלתי ניתנים לזיהוי בטכניקות סטנדרטיות ניתנו לזיהוי רק על ידי ריצוף גנום שלם. זני חיידקים אלה ייצגו 19 מינים שפורסמו בתוקף ושלושה שטרם פורסמו בתוקף. 17 (65%) מבודדים הראו גראם חיוביות, בעוד ש-9 (35%) היו גראם שליליים.
סיכום
בסך הכל, ממצאי המחקר הוכיחו את היעילות של אלגוריתם NOVA החדש באיתור וזיהוי אורגניזמים חיידקיים חדשים שקשה לאפיין בשיטות אבחון שגרתיות באמצעות WGS. הצוות זיהה 35 זנים חדשים, שבעה רלוונטיים מבחינה קלינית, המדגישים מגוון רחב של פתוגנים שטרם הוגדרו. Corynebacterium היה דומיננטי בין 61 הבידודים המסווגים NOVA, כאשר 11 היו קשים לזיהוי ושישה מייצגים מינים חדשים.
