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3种细菌鉴定系统在微生物室间质量评价中的应用和比较

放大字体  缩小字体 发布日期:2017-09-18
核心提示:实验室室间质量评价(简称室间质评)是世界卫生组织(World Health Organization,WHO)推荐的评价实验室工作质量的一种方法,是连续、客观地评价实验室水平的重要手段。选用合适的鉴定系统是提高室间质评成绩的重要保障。
   实验室室间质量评价(简称室间质评)是世界卫生组织(World Health Organization,WHO)推荐的评价实验室工作质量的一种方法,是连续、客观地评价实验室水平的重要手段。选用合适的鉴定系统是提高室间质评成绩的重要保障。
 
  本次比较的3种鉴定系统
 
  Vitek 2 Compact
 
  全自动微生物鉴定系统(简称Vitek 2 Compact)
 
  MicroScan WalkAway 96 plus
 
  全自动微生物鉴定系统(简称MicroScan WalkAway 96 plus)
 
  MALDI-TOF MS
 
  基质辅助激光解析电离飞行时间质谱(matrix-assistedlaser desorption/ ionization time of flight mass spectrometry,简称MALDI-TOF MS)
 
  本研究将这3种鉴定系统对室间质评质控菌株鉴定结果进行回顾性分析,以便了解仪器的性能,使之在日常工作中发挥更好的作用。
 
  · 材料 ·
 
  1.菌株来源:
 
  2013—2016年国家卫生计生委临床检验中心发放的60份样本61株质控菌(其中编号1408的样本为2种细菌的混合菌样本)
 
  其中革兰阴性杆菌26株(肠杆菌科13株、非发酵菌8株、弧菌科5株)、革兰阳性球菌15株(葡萄球菌属5株、肠球菌属3株、链球菌属6株、孪生球菌属1株)、酵母样真菌8株(念珠菌属7株、隐球菌属1株)、其他细菌12株(厌氧菌1株、苛养菌4株、革兰阳性杆菌7株)。
 
  2.仪器
 
  Vitek 2 Compact及配套的GN、GP、YBC、NH和ANC鉴定卡购自法国生物梅里埃公司。
 
  MicroScan Walk Away 96Plus及配套的NC50、PC33、Y-ID、HNID和ANID鉴定卡购自德国Siemens公司。
 
  MALDI Biotyper系统、校准品和α-氰基-4-羟基肉桂酸均购自德国布鲁克-道尔顿公司。
 
  3.质控校准菌株
 
  MALDITOF MS校准株为大肠埃希菌DH5α。Vitek 2 Compact和MicroScan WalkAway 96 plus质控菌株为金黄色葡萄球菌(ATCC 25923)、大肠埃希菌(ATCC 25922)、铜绿假单胞菌(ATCC 27853)和白念珠菌(ATCC 10231),由上海市临床检验中心提供。
 
  4.其他试剂:
 
  三氟乙酸、色谱级乙腈、乙醇、甲酸。
 
  沙门菌属、志贺菌属诊断血清
 
  羊血琼脂平板、伊红美蓝平板、SS琼脂平板、巧克力平板及沙保弱平板。
 
  · 方法 ·
 
  1.菌种准备
 
  按照《全国临床检验操作规程》(第4版),根据样本来源将菌株选择性接种于羊血琼脂平板、伊红美蓝平板、SS琼脂平板、巧克力平板及沙保弱平板等培养基上,置35 ℃孵育18~24 h。
 
  2. Vitek 2 Compact鉴定
 
  挑取单个菌落,鉴定根据菌落形态、革兰染色性、生长特性,按照仪器说明书配置一定浓度的菌悬液,接种相应的鉴定卡,上机进行鉴定。
 
  3. MicroScan WalkAway 96 plus鉴定
 
  根据菌落形态、革兰染色性、氧化酶、触酶和凝固酶试验结果,按照仪器说明书配置一定浓度的菌悬液,接种相应的鉴定卡,上机进行鉴定。
 
  4. MALDI-TOF MS分析
 
  用1 μL接种环直接挑取单个菌落涂抹在金属靶板上,滴加1 μL基质液(50%乙腈与2.5%三氟乙酸混合配制的饱和α-氰基-4-羟基肉桂酸溶液),室温晾干后将靶板放入MALDI-TOF MS仪检测。
 
  将大肠埃希菌DH5α的蛋白抽提液作为蛋白校准品用于仪器的校准和阳性对照。每次实验前用校准品进行质量校正,校正完毕采集质谱图数据。
 
  仪器参数设置:正线性操作模式,相对分子质量范围为2 000~20 000,加速电压为20 kV,提取电压为16.7 kV,聚焦电压为6.5 kV,提取延迟时间为120 ns。使用Flex Control 3.0软件采集图谱,使用BrukerBiotyper 3.0软件将图谱数据与标准数据库进行比对,得分>1.7的结果为可接受的鉴定结果,得分<1.7则表示无法给出可靠的鉴定结果。
 
  5. 血清凝集试验
 
  沙门菌、志贺菌的血清凝集试验具体操作方法见《全国临床检验操作规程》(第4版)。
 
  · 结果 ·
 
  1. 61株质控菌株的鉴定
 
  MALDI-TOF MS、Vitek 2 Compact和MicroScan WalkAway 96 Plus对61株质控菌株鉴定的总准确率分别为95.1%(58/61)、96.7%(59/61)和77.9%(47/61)。
  2. 26株革兰氏阴性杆菌的鉴定
 
  MALDI-TOF MS鉴定的准确率为88.4%,20株(76.9%)直接鉴定到种,3株(11.5%)需进一步血清学验证,3株(11.5%)鉴定错误,其中肠杆菌科细菌的鉴定准确率为76.9%,非发酵菌和弧菌科细菌的鉴定准确率均为100.0%。
 
  Vitek 2 Compact的鉴定准确率为100.0%,20株(76.9%)直接鉴定到种,6株(23.1%)需进一步血清学验证或生化鉴定。
 
  MicroScan WalkAway 96 plus的鉴定准确率为84.6%,18株(69.2%)直接鉴定到种,4株(15.4%)需进一步血清学验证或生化鉴定,3株(11.5%)未能鉴定,1株(3.8%)鉴定错误,其中肠杆菌科细菌的鉴定准确率为100.0%,非发酵菌和弧菌科细菌的鉴定准确率分别为75.0%和60.0%,见表1。
  3. 15株革兰式阳性球菌的鉴定
 
  MALDI-TOF MS的鉴定准确率为100.0%,14株(93.3%)直接鉴定到种,1株(6.7%)需进一步鉴定。
 
  Vitek 2 Compact的鉴定准确率为100.0%,全部直接鉴定到种。
 
  MicroScan WalkAway 96 plus的鉴定准确率为86.7%,11株(73.3%)直接鉴定到种,2株(13.3%)需进一步生化鉴定,2株(13.3%)未能鉴定。
  其中,MALDI-TOF MS给出的肺炎链球菌(编号1405)鉴定结果为肺炎链球菌/口腔链球菌/缓症链球菌,软件系统提示加做奥普托欣试验进行鉴别;牛链球菌(编号1610)鉴定结果的细菌名称是解末食子酸链球菌解末食子酸亚种,是牛链球菌的一个亚种。
 
  对链球菌属细菌的鉴定准确率为83.3%,由于铅黄肠球菌和醇鸡肠球菌的生化反应十分相似,该系统无法区分,给出的鉴定结果为醇鸡/铅黄肠球菌,只有通过人工菌落色素和溶血现象的观察进行区分。见表2。
  4. 8株酵母样真菌的鉴定
 
  MALDI-TOF MS和Vitek 2 Compact的鉴定准确率均为100.0%,均全部直接鉴定到种。
 
  MicroScan WalkAway 96 plus的鉴定准确率为87.5%,7株(87.5%)直接鉴定到种,1株(12.5%)鉴定错误。见表3。
  5. 12株其他种类细菌的鉴定
 
  MALDI-TOF MS的鉴定准确率为100.0%,全部直接鉴定到种。
 
  Vitek 2 Compact的鉴定准确率为83.3%,10株(83.3%)直接正确鉴定到种,2株(16.7%)未能鉴定,其中对革兰阳性杆菌的鉴定准确率为71.4%。
 
  MicroScan WalkAway 96 plus的鉴定准确率为41.7%,只有3株(25.0%)直接正确鉴定到种,2株(16.7%)需进一步生化鉴定,1株(6.7%)鉴定错误,6株(40.0%)未能鉴定,其中苛氧菌和革兰阳性杆菌的鉴定准确率分别为50.0%和28.6%。见表4。
  · 讨论 ·
 
  1.三者对常见菌属及肠杆菌科细菌的鉴定准确性比较
  2.MALDI-TOF MS将3株志贺菌属细菌错误鉴定成大肠埃希菌
 
  MALDI-TOF MS将3株志贺菌属细菌(编号1311、1412、1611)错误地鉴定成大肠埃希菌,主要原因是志贺菌属在遗传学上属于大肠埃希菌种,在MALDI-TOFMS数据库中缺乏志贺菌属的数据,这种结果在不少文献中有相关报道。
 
  因此,在日常工作中,尤其是在查找沙门菌、志贺菌的粪便样本时,一定要根据菌落形态,结合常规的生化反应结果进行判断,再以血清学试验结果为最终的鉴定结果。
 
  3.三个系统对沙门菌属均只能鉴定到属
 
  对于沙门菌属,3个系统都只能鉴定到属,需用血清学试验进一步验证。虽然Vitek 2 Compact和MicroScan WalkAway 96 plus对部分沙门菌和志贺菌如甲型副伤寒沙门菌(编号1308)、肠炎沙门菌亚利桑那亚种(编号1402)、宋内志贺菌(编号1611)可以直接鉴定到种,但仍需以血清凝集试验结果为准,以防判读错误。
 
  Vitek 2 Compact和MicroScan WalkAway 96 plus是依据细菌生化反应的鉴定系统,对于一些生长缓慢、生化反应多数为阴性的细菌而言,很难直接鉴定到种。当系统给出2个鉴定结果时,需要一些辅助试验加以区分。
 
  4.三者对非发酵菌、弧菌科、苛养菌、革兰氏阳性杆菌的鉴定准确率比对
  MALDI-TOFMS在革兰阳性杆菌鉴定方面展现出明显的优势。Vitek2 Compact和MicroScan WalkAway 96 plus由于数据库原因,导致某些细菌如解脲棒状杆菌(编号1609)只能被鉴定到棒状杆菌属,对于一些不常见的疑难菌株如奴卡菌属,或鉴定错误,或显示无法鉴定。
 
  此次采用3种鉴定系统对质控菌株进行鉴定、比对,部分属的菌株数较少,尚需做进一步的大样本分析。
 
  通过室间质评活动,我们对这3个鉴定系统的性能有了深入的认识和掌握,3种鉴定系统都存在局限性,用户应根据自身日常需要进行相应系统的选择。
 
  同时我们还要做好室内质量控制工作:
 
  (1)待检测的菌株必须进行纯培养;
 
  (2)观察菌落的形态和溶血情况,做好氧化酶、触酶初步生化反应,选择正确的鉴定卡;
 
  (3)规范操作,避免菌液、加样枪的污染;
 
  (4)保证鉴定卡和试剂在有效期内。
 
 
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