Medicínske odbory intenzívne napredujú, a to najmä pod vplyvom nových poznatkov zo základných vedných odborov, ako sú molekulová biológia, biochémia, biofyzika, genetika, informatika a i. Veľký význam zohrávajú technické vymoženosti súčasného obdobia.

Mikrobiológia - vznik

Vývoj a napredovanie medicínskych odborov nie sú rovnomerné. To môže sťažovať potrebnú kooperáciu odborníkov pri diagnostike, objasnení patogenézy, terapii a prevencii chorôb spôsobených baktériami.

Lekárska a klinická mikrobiológia sa rýchlo vyvíjajú, to sa odráža v systematike, taxonómii a nomenklatúre baktérií. Mikrobiológia vznikla s technickým vzostupom, keď túžbu po poznaní spojil človek s optikou a vznikol prvý mikroskop. Neskôr pri identifikácii baktérií, ale i ostatných mikroorganizmov, spolupracovala s chémiou (biochémiou) a v modernej dobe s imunológiou a genetikou, pri súčasnom intenzívnom využívaní informatiky. Každý nový poznatok mikrobiológiu obohacuje o nálezy nových mikroorganizmov, určenie ich vlastností a pochopenie procesov pri vzniku chorôb človeka. Nie všetky mikroorganizmy človeku škodia. Je množstvo takých, bez ktorých by ľudský druh nebol schopný života.

Pri riešení konkrétnych situácií sa žiada vzájomná informovanosť medzi klinickými a laboratórnymi pracovníkmi. Pracovníci v laboratóriu musia disponovať progresívnymi metodickými postupmi, pomocou ktorých môžu zrýchľovať a spresňovať izoláciu a identifikáciu mikroorganizmov vrátane stanovenia ich citlivosti na antibiotiká. V tejto oblasti lekársku mikrobiológiu ovplyvňujú poznatky mnohých iných odborov vrátane pokrokov techniky, výpočtovej vyspelosti a informatiky. Základnou úlohou lekárskej (klinickej) mikrobiológie je identifikovať pôvodcu ochorenia, zaradiť ho do systému a určiť jeho dôležité medicínske vlastnosti, ako je stupeň virulentnosti, citlivosť na antibiotiká a chemoterapeutiká, prípadne príslušnými metódami posúdiť jeho patogenitu.

Metódy a prístrojové vybavenie

Laboratórium aplikovanej bakteriológie Výskumného centra AgroBioTech disponuje unikátnym prístrojovým vybavením, ktoré je špecifické svojím zameraním a umožňuje získavať kvalitné výsledky a výstupy. Jeho hlavným cieľom je pomocou hmotnostnej spektrometrie identifikovať mikroorganizmy prítomné v potravinách rastlinného a živočíšneho pôvodu z rôzneho prostredia ako je voda, pôda, tráviaci trakt živočíchov a i. Vďaka objavom ionizačných techník v 80. rokoch vstúpila hmotnostná spektrometria do biologických vied a čoskoro sa ukázala ako skvelý nástroj pre proteínové analýzy najrôznejších vzoriek. Aplikácia v klinickej mikrobiológii bola logickým využitím týchto metód. V tomto smere sa ako najefektívnejšie ukázali metódy využívajúce MALDI-TOF MS Biotyper. Presná a rýchla diagnostika bakteriálnej vzorky je základným predpokladom pre cielenú a efektívnu liečbu, pre vyhodnotenie rizika kontaminácie potravín a vody, alebo pre rýchle vyhodnotenie bioteroristického útoku. MALDI-TOF MS Biotyper je v súčasnosti už štandardný nástroj pre bakteriálnu diagnostiku, veľmi dobre zvládne identifikáciu na úrovni rodu a druhu. Vyniká najmä svojou rýchlosťou, schopnosťou vyhodnotiť veľký počet vzoriek počas jedného vstupu, nenáročnosťou na prípravu vzorky a personálnu obsluhu. Tiež cena jednej analýzy je oproti ostatným metódam zanedbateľná. Princíp metódy je založený na porovnaní získaného spektra celých buniek so spektrami obsiahnutými v referenčnej knižnici. Tá je dodávaná spolu s komerčnými platformami prístrojov a používateľ ju môže následne rozširovať o svoje nazhromaždené a vyhodnotené dáta.

Získanie čistej kolónie kultiváciou je kľúčové pre úspešnú identifikáciu a nájdenie homológie získaného spektra s referenčnými spektrami. Jednotlivé vrcholy spektra nie sú typicky identifikované. Po tom, čo sú získané neznáme spektrá, vyhodnocujú sa možné diskriminačné postupy pre nájdenie zhody s referenčnými dátami pre úspešnú identifikáciu / typizáciu baktérie. S týmto cieľom sú využívané najrôznejšie komerčne dodávané alebo verejne dostupné softvéry.

Súčasťou vyšetrenia pri bakteriálnych a mykotických ochoreniach je zisťovanie citlivosti na antimikrobiálne liečivá. Ďalšou z možností využitia MALDI-TOF MS Biotyper je aj sledovanie prítomnosti karbapenemáz, využitie bakteriofágovej amplifikácie a bakteriofágov pre produkciu špecifických proteínov. B-laktámové antibiotiká sú najširšou skupinou v súčasnosti používaných antibiotík, do ktorej patria cefalosporíny, penicilíny, monobaktamy a karbapenémy. Rezistencia na tieto antibiotiká je najčastejšie spôsobená produkciou štiepnych enzýmov-karbapenemáz alebo B-laktamáz, ktoré štiepia laktámový kruh a inaktivujú antibiotikum. Na detekciu karbapenemáz bola vyvinutá rýchla metóda využívajúca MALDI-TOF MS. Založená je na detekcii antibiotika (meropenemu) a produktov jeho rozkladu. Vzhľadom na obrovské množstvo bakteriálnych kmeňov a rozdielnych postupov analýzy je v oblasti identifikácie mikroorganizmov ťažké hľadať jednoznačný konsenzus pre všeobecnú charakteristiku metód. Oproti bakteriálnej identifikácii vykazuje kmeňová typizácia vyššiu citlivosť na vykonanie jednotlivých krokov analýzy. Pre reprodukovateľnosť získaných dát je nutné jasne definovať postup prípravy vzorky a podmienky kultivácie. Následné vyhodnotenie získaných dát vyžaduje sofistikovanejšie prístupy a softvér. MALDI-TOF a iné MS technológie sú skvelým nástrojom pre kombinovanie s inými diagnostickými molekulárne biologickými metódami, ktoré umožňujú zvýšenie diskriminačného potenciálu a môžu byť cestou pre rýchlu diagnostiku zmiešaných vzoriek.

Prof. Ing. Miroslava Kačániová, PhD., VC ABT

Presná a rýchla diagnostika bakteriálnej vzorky je základným predpokladom pre cielenú efektívnu liečbu alebo pre vyhodnotenie rizika kontaminácie potravín a vody

Foto: archív