MALDI-TOF Massenspektrometrie zur Identifzierung klinisch ...
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mikrobiologie<br />
ren oder schlechter Probenvorbereitung oft<br />
ein falsches biochemisches Muster und damit<br />
ein falsches Ergebnis liefern, erhält man<br />
für solche Fälle im <strong>MALDI</strong>-<strong>TOF</strong>-System in<br />
der Regel keine Identifizierung, wodurch die<br />
Fehlerrate entsprechend niedriger liegt.<br />
In einer zweiten Studie führten wir Vergleichsmessungen<br />
mit einem breiteren<br />
Keimspektrum durch, das u. a. Staphylokokken,<br />
Enterokokken, Nonfermenter,<br />
Haemophili und Neisserien beinhaltete.<br />
Anhand von 240 Stämmen aus 31 verschiedenen<br />
Non-Enterobacteriaceae-Spezies<br />
wurden die Ergebnisse unseres<br />
<strong>MALDI</strong>-<strong>TOF</strong>-Systems durch Re-Identifizierung<br />
mittels unserer etablierten biochemischen<br />
Methoden überprüft.<br />
89,2 Prozent der Ergebnisse stimmten<br />
überein. Die Diskrepanzen waren in dieser<br />
Studie auf 9,6 Prozent Falschidentifizierungen<br />
der konventionellen Systeme<br />
<strong>zur</strong>ückzuführen, während das <strong>MALDI</strong>-<br />
<strong>TOF</strong>-System keine falschen Ergebnisse<br />
ausgab (1,2 % der Fälle waren auch nach<br />
Sequenzierung nicht eindeutig klärbar).<br />
Da unsere Studien dem <strong>MALDI</strong>-<br />
<strong>TOF</strong> MS System eine sehr hohe Genauigkeit<br />
und Reproduzierbarkeit der Identifizierungsergebnisse<br />
bescheinigten,<br />
entschieden wir nach der Validierungsphase,<br />
dieses System als Haupt-Identifizierungssystem<br />
in unsere Laborroutine zu<br />
integrieren. Dort ersetzt es inzwischen die<br />
meisten der konventionellen Identifizierungssysteme<br />
für Bakterien und Pilze. Im<br />
März 2009 erhielt unser AXIMA@SARA<br />
MIS-System als erstes <strong>MALDI</strong>-<strong>TOF</strong>System<br />
die Akkreditierung nach DIN EN ISO 15189<br />
durch die DACH GmbH, die uns damit die<br />
hohe Kompetenz und Qualität dieser Analysetechnik<br />
bescheinigte. Inzwischen ist<br />
diese Akkreditierung in vielen weiteren<br />
Laboratorien erfolgt.<br />
In unserem Labor hat die Implementierung<br />
des neuen Systems zu einer deutlichen<br />
Vereinfachung und Straffung der<br />
Arbeitsabläufe geführt, da die Vorbehandlung<br />
und Präparation der Proben sehr<br />
schnell durchführbar und zudem für alle<br />
Keimgruppen gleich ist. Gleichzeitig konnten<br />
wir die Analysezeiten bei der Keimidentifizierung<br />
von 24 Stunden auf wenige<br />
Stunden verkürzen, so dass eine Weitergabe<br />
der Ergebnisse an die Einsender<br />
noch am gleichen Tag erfolgen kann. Mit<br />
der ständigen Erweiterung der Datenbank<br />
sind unsere Identifizierungsraten inzwischen<br />
deutlich über 90 Prozent gestiegen.<br />
Ausblick: Weitere diagnostische<br />
Anwendungen der Identifizierung<br />
mittels <strong>MALDI</strong>-<strong>TOF</strong> MS<br />
Neben der Analyse mikrobieller Kulturen<br />
von festen Nährböden ist die direkte Identifizierung<br />
von Keimen aus bewachsenen<br />
Blutkulturen ein weiteres, zunehmend<br />
wichtiges Einsatzgebiet der <strong>MALDI</strong>-<strong>TOF</strong>-<br />
Technologie. Hierbei wird Zellmaterial<br />
aus bewachsenen Blutkulturflaschen abzentrifugiert,<br />
gereinigt und <strong>zur</strong> Analyse<br />
1auf das <strong>MALDI</strong>-Target aufgetragen. Auch<br />
wenn die Identifizierungsraten naturgemäß<br />
niedriger liegen als bei Proben von<br />
Kulturplatten und zudem durch geringe<br />
Zelldichten oder Mischkulturen limitiert<br />
werden, so ist es doch in ca. 80 Prozent der<br />
Fälle möglich, bereits wenige Stunden<br />
nach der Positivmeldung einer Blutkulturflasche<br />
ein Resultat zu erhalten. Somit<br />
kann das Identifizierungsergebnis bei<br />
Sepsis-Patienten einen Tag früher als bei<br />
konventioneller Anzucht der Bakterien<br />
vorliegen, was eine schnellere und damit<br />
möglicherweise entscheidende Anpassung<br />
der antibiotischen Therapie ermöglicht.<br />
Ähnliche Methoden werden <strong>zur</strong>zeit<br />
für eine Bakterienidentifizierung direkt<br />
aus Urinproben entwickelt.<br />
In jedem Fall ist allerdings eine grundsätzliche<br />
Limitierung der Methode zu bedenken:<br />
Sie beschränkt sich auf die Speziesbestimmung.<br />
Die Antibiotika-Resistenzbestimmung,<br />
ein unverzichtbarer Bestandteil der<br />
medizinisch-mikrobiologischen Diagnostik,<br />
muss nach wie vor mit konventionellen Verfahren<br />
durchgeführt werden. Hierbei können<br />
Routinelabors jedoch von der oben beschriebenen<br />
Anbindung des <strong>MALDI</strong>-<strong>TOF</strong>-Systems<br />
an etablierte automatisierte Systeme <strong>zur</strong> Resistenztestung<br />
profitieren. Interessant für Laboratorien<br />
mit hohem Probendurchsatz ist<br />
zudem die automatisierte <strong>MALDI</strong>-Probenvorbereitung,<br />
die im Zuge des Trends <strong>zur</strong> mikrobiologischen<br />
Laborautomatisierung realisiert<br />
wurde.<br />
Betrachtet man die rasante Entwicklung,<br />
die von Manchen auch als „Revolution<br />
der Keimidentifizierung“ bezeichnet<br />
wird, so ist zu erwarten, dass sich das Einsatzspektrum<br />
für die <strong>MALDI</strong>-<strong>TOF</strong> <strong>Massenspektrometrie</strong><br />
in der mikrobiologischen<br />
Diagnostik noch deutlich erweitern wird.<br />
Zukünftige Applikationen, die <strong>zur</strong>zeit bereits<br />
etabliert werden, sind beispielsweise<br />
die Analyse von Mischkulturen, die Identifizierung<br />
von Subspezies, sowie die Typisierung<br />
verschiedener MRSA-Stämme und<br />
anderer Nosokomialkeime <strong>zur</strong> schnelleren<br />
Analyse von Ausbruchssituationen.<br />
Daneben gibt es zahlreiche weitere, teilweise<br />
noch etwas exotisch anmutende Anwendungsmöglichkeiten:<br />
In mehreren<br />
Studien konnte die Identifizierung eukaryotischer<br />
Einzeller wie Plasmodien, Cryptosporidien<br />
und Giardien mittels <strong>MALDI</strong>-<br />
<strong>TOF</strong> MS durchgeführt werden. Auch<br />
Cyanobakterien und einige Algen können<br />
identifiziert werden, ebenso Vielzeller wie<br />
pflanzenschädigende Nematoden, bestimmte<br />
Blattläuse und Bartmücken (Gnitzen).<br />
Schließlich kann die Technik <strong>zur</strong> Untersuchung<br />
bakterieller Biofilme oder <strong>zur</strong><br />
Identifizierung von Zelllinien im Zellkulturlabor<br />
eingesetzt werden.<br />
Fazit<br />
Die Identifizierung von Mikroorganismen<br />
mittels <strong>MALDI</strong>-<strong>TOF</strong> <strong>Massenspektrometrie</strong><br />
bietet dem medizinisch-mikrobiologischen<br />
Labor eine Methode mit deutlich verkürzter<br />
Analysezeit bei gleichzeitig höherer Genauigkeit<br />
gegenüber den konventionellen<br />
Systemen. Diese Technik hat daher das Potential,<br />
die klassischen biochemischen<br />
Identifizierungsverfahren in weiten Bereichen<br />
abzulösen, wie das in einigen großen<br />
Laboratorien bereits erfolgt ist. •<br />
Literatur bei der Autorin<br />
Korrespondenz:<br />
Dr. Sonja Burak<br />
Medizinische Laboratorien Düsseldorf/<br />
Abteilung Bakteriologie und Hygiene<br />
Nordstr. 44<br />
D-40477 Düsseldorf/Deutschland<br />
E-Mail: dr.burak@labor-duesseldorf.de<br />
Internet: www.labor-duesseldorf.de<br />
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Weitere Informationen unter:<br />
www.SpringerMedizin.at<br />
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