Identification of Mycobacteria by Thin Layer Chromatographic Analysis of Mycolic Acids and Conventional Biochemical Method: Four Years of Experience

Mycolic acids analysis by thin-layer chromatography (TLC) has been employed by several laboratories worldwide as a method for fast identification of mycobacteria. This method was introduced in Brazil by our laboratory in 1992 as a routine identification technique. Up to the present, 861 strains isolated were identified by mycolic acids TLC and by standard biochemical tests; 61% out of these strains came as clinical samples, 4% isolated from frogs and 35% as environmental samples. Mycobacterium tuberculosis strains identified by classical methods were confirmed by their mycolic acids contents (I, III and IV). The method allowed earlier differentiation of M. avium complex - MAC (mycolic acids I, IV and VI) from M. simiae (acids I, II and IV), both with similar biochemical properties. The method also permitted to distinguish M. fortuitum (acids I and V) from M. chelonae (acids I and II) , and to detect mixed mycobacterial infections cases as M. tuberculosis with MAC and M. fortuitum with MAC. Concluding, four years experience shows that mycolic acids TLC is an easy, reliable, fast and inexpensive method, an important tool to put together conventional mycobacteria identification methods.

The identification and differentiation of the Candida parapsilosis complex species by polymerase chain reaction-restriction fragment length polymorphism of the internal transcribed spacer region of the rDNA

Currently, it is accepted that there are three species that were formerly grouped under Candida parapsilosis: C. para- psilosis sensu stricto, Candida orthopsilosis, andCandida metapsilosis. In fact, the antifungal susceptibility profiles and distinct virulence attributes demonstrate the differences in these nosocomial pathogens. An accurate, fast, and economical identification of fungal species has been the main goal in mycology. In the present study, we searched sequences that were available in the GenBank database in order to identify the complete sequence for the internal transcribed spacer (ITS)1-5.8S-ITS2 region, which is comprised of the forward and reverse primers ITS1 and ITS4. Subsequently, an in silico polymerase chain reaction-restriction fragment length polymorphism (PCR-RFLP) was performed to differentiate the C. parapsilosis complex species. Ninety-eight clinical isolates from patients with fungaemia were submitted for analysis, where 59 isolates were identified as C. parapsilosis sensu stricto, 37 were identified as C. orthopsilosis, and two were identified as C. metapsilosis. PCR-RFLP quickly and accurately identified C. parapsilosis complex species, making this method an alternative and routine identification system for use in clinical mycology laboratories.

Matrix-assisted laser desorption ionization time-of-flight mass spectrometry, a revolution in clinical microbial identification.

Until recently, matrix-assisted laser desorption ionization time-of-flight mass spectrometry (MALDI-TOF MS) techniques for the identification of microorganisms remained confined to research laboratories. In the last 2 years, the availability of relatively simple to use MALDI-TOF MS devices, which can be utilized in clinical microbiology laboratories, has changed the laboratory workflows for the identification of pathogens. Recently, the first prospective studies regarding the performance in routine bacterial identification showed that MALDI-TOF MS is a fast, reliable and cost-effective technique that has the potential to replace and/or complement conventional phenotypic identification for most bacterial strains isolated in clinical microbiology laboratories. For routine bacterial isolates, correct identification by MALDI-TOF MS at the species level was obtained in 84.1-93.6% of instances. In one of these studies, a protein extraction step clearly improved the overall valid identification yield, from 70.3% to 93.2%. This review focuses on the current state of use of MALDI-TOF MS for the identification of routine bacterial isolates and on the main difficulties that may lead to erroneous or doubtful identifications.

Matrix-assisted laser desorption ionization-time of flight mass spectrometry as an alternative to 16S rRNA gene sequencing for identification of difficult-to-identify bacterial strains.

Conventional methods are sometimes insufficient to identify human bacterial pathogens, and alternative techniques, often molecular, are required. Matrix-assisted laser desorption ionization-time of flight mass spectrometry (MALDI-TOF MS) identified with a valid score 45.9% of 410 clinical isolates from 207 different difficult-to-identify species having required 16S rRNA gene sequencing. MALDI-TOF MS might represent an alternative to 16S rRNA gene sequencing.

Identification of Staphylococcus saprophyticus isolated from patients with urinary tract infection using a simple set of biochemical tests correlating with 16S-23S interspace region molecular weight patterns

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Identification of Mycobacteria by Thin Layer Chromatographic Analysis of Mycolic Acids and Conventional Biochemical Method: Four Years of Experience

Mycolic acids analysis by thin-layer chromatography (TLC) has been employed by several laboratories worldwide as a method for fast identification of mycobacteria. This method was introduced in Brazil by our laboratory in 1992 as a routine identification technique. Up to the present, 861 strains isolated were identified by mycolic acids TLC and by standard biochemical tests; 61% out of these strains came as clinical samples, 4% isolated from frogs and 35% as environmental samples. Mycobacterium tuberculosis strains identified by classical methods were confirmed by their mycolic acids contents (I, III and IV). The method allowed earlier differentiation of M. avium complex - MAC (mycolic acids I, IV and VI) from M. simiae (acids I, II and IV), both with similar biochemical properties. The method also permitted to distinguish M. fortuitum (acids I and V) from M. chelonae (acids I and II) , and to detect mixed mycobacterial infections cases as M. tuberculosis with MAC and M. fortuitum with MAC. Concluding, four years experience shows that mycolic acids TLC is an easy, reliable, fast and inexpensive method, an important tool to put together conventional mycobacteria identification methods.

Analysis of receptor signaling pathways by mass spectrometry: Identification of Vav-2 as a substrate of the epidermal and platelet-derived growth factor receptors

Oligomerization of receptor protein tyrosine kinases such as the epidermal growth factor receptor (EGFR) by their cognate ligands leads to activation of the receptor. Transphosphorylation of the receptor subunits is followed by the recruitment of signaling molecules containing src homology 2 (SH2) or phosphotyrosine interaction domains (PID). Additionally, several cytoplasmic proteins that may or may not associate with the receptor undergo tyrosine phosphorylation. To identify several components of the EGFR signaling pathway in a single step, we have immunoprecipitated molecules that are tyrosine phosphorylated in response to EGF and analyzed them by one-dimensional gel electrophoresis followed by mass spectrometry. Combining matrix-assisted laser desorption/ionization (MALDI) and nanoelectrospray tandem mass spectrometry (MS/MS) led to the identification of nine signaling molecules, seven of which had previously been implicated in EGFR signaling. Several of these molecules were identified from low femtomole levels of protein loaded onto the gel. We identified Vav-2, a recently discovered guanosine nucleotide exchange factor that is expressed ubiquitously, as a substrate of the EGFR. We demonstrate that Vav-2 is phosphorylated on tyrosine residues in response to EGF and associates with the EGFR in vivo. Binding of Vav-2 to the EGFR is mediated by the SH2 domain of Vav-2. In keeping with its ubiquitous expression, Vav-2 seems to be a general signaling molecule, since it also associates with the platelet-derived growth factor (PDGF) receptor and undergoes tyrosine phosphorylation in fibroblasts upon PDGF stimulation. The strategy suggested here can be used for routine identification of downstream components of cell surface receptors in mammalian cells.

The identification and differentiation of the Candida parapsilosis complex species by polymerase chain reaction-restriction fragment length polymorphism of the internal transcribed spacer region of the rDNA

Currently, it is accepted that there are three species that were formerly grouped under Candida parapsilosis : C. parapsilosis sensu stricto, Candida orthopsilosis , and Candida metapsilosis . In fact, the antifungal susceptibility profiles and distinct virulence attributes demonstrate the differences in these nosocomial pathogens. An accurate, fast, and economical identification of fungal species has been the main goal in mycology. In the present study, we searched sequences that were available in the GenBank database in order to identify the complete sequence for the internal transcribed spacer (ITS)1-5.8S-ITS2 region, which is comprised of the forward and reverse primers ITS1 and ITS4. Subsequently, an in silico polymerase chain reaction-restriction fragment length polymorphism (PCR-RFLP) was performed to differentiate the C. parapsilosis complex species. Ninety-eight clinical isolates from patients with fungaemia were submitted for analysis, where 59 isolates were identified as C. parapsilosis sensu stricto, 37 were identified as C. orthopsilosis, and two were identified as C. metapsilosis. PCR-RFLP quickly and accurately identified C. parapsilosis complex species, making this method an alternative and routine identification system for use in clinical mycology laboratories.

Applications of MALDI-TOF mass spectrometry in clinical diagnostic microbiology.

Until recently, microbial identification in clinical diagnostic laboratories has mainly relied on conventional phenotypic and gene sequencing identification techniques. The development of matrix-assisted laser desorption ionization time-of-flight mass spectrometry (MALDI-TOF MS) devices has revolutionized the routine identification of microorganisms in clinical microbiology laboratories by introducing an easy, rapid, high throughput, low-cost, and efficient identification technique. This technology has been adapted to the constraint of clinical diagnostic laboratories and has the potential to replace and/or complement conventional identification techniques for both bacterial and fungal strains. Using standardized procedures, the resolution of MALDI-TOF MS allows accurate identification at the species level of most Gram-positive and Gram-negative bacterial strains with the exception of a few difficult strains that require more attention and further development of the method. Similarly, the routine identification by MALDI-TOF MS of yeast isolates is reliable and much quicker than conventional techniques. Recent studies have shown that MALDI-TOF MS has also the potential to accurately identify filamentous fungi and dermatophytes, providing that specific standardized procedures are established for these microorganisms. Moreover, MALDI-TOF MS has been used successfully for microbial typing and identification at the subspecies level, demonstrating that this technology is a potential efficient tool for epidemiological studies and for taxonomical classification.

Pseudomonas syringae pv. coryli, the causal agent of bacterial twig dieback of Corylus avellana

Thirty-eight bacterial strains isolated from hazelnut (Corylus avellana) cv. Tonda Gentile delle Langhe showing a twig dieback in Piedmont and Sardinia, Italy, were studied by a polyphasic approach. All strains were assessed by fatty acids analysis and repetitive sequence-based polymerase chain reaction (PCR) fingerprinting using BOX and ERIC primer sets. Representative strains also were assessed by sequencing the 16S rDNA and hrpL genes, determining the presence of the syrB gene, testing their biochemical and nutritional characteristics, and determining their pathogenicity to hazelnut and other plants species or plant organs. Moreover, they were compared with reference strains of other phytopathogenic pseudomonads. The strains from hazelnut belong to Pseudomonas syringae (sensu latu), LOPAT group Ia. Both fatty acids and repetitive-sequence-based PCR clearly discriminate such strains from other Pseudomonas spp., including P. avellanae and other P. syringae pathovars as well as P. syringae pv. syringae strains from hazelnut. Also, the sequencing of 16S rDNA and hrpL genes differentiated them from P. avellanae and from P. syringae pv. syringae. They did not possess the syrB gene. Some nutritional tests also differentiated them from related P. syringae pathovars. Upon artificial inoculation, these strains incited severe twig diebacks only on hazelnut. Our results justify the creation of a new pathovar because the strains from hazelnut constitute a homogeneous group and a discrete phenon. The name of P. syringae pv. coryli is proposed and criteria for routine identification are presented.

Automated determination of auroral breakup during the substorm expansion phase using all sky imager data

This technique paper describes a novel method for quantitatively and routinely identifying auroral breakup following substorm onset using the Time History of Events and Macroscale Interactions During Substorms (THEMIS) all-sky imagers (ASIs). Substorm onset is characterised by a brightening of the aurora that is followed by auroral poleward expansion and auroral breakup. This breakup can be identified by a sharp increase in the auroral intensity i(t) and the time derivative of auroral intensity i'(t). Utilising both i(t) and i'(t) we have developed an algorithm for identifying the time interval and spatial location of auroral breakup during the substorm expansion phase within the field of view of ASI data based solely on quantifiable characteristics of the optical auroral emissions. We compare the time interval determined by the algorithm to independently identified auroral onset times from three previously published studies. In each case the time interval determined by the algorithm is within error of the onset independently identified by the prior studies. We further show the utility of the algorithm by comparing the breakup intervals determined using the automated algorithm to an independent list of substorm onset times. We demonstrate that up to 50% of the breakup intervals characterised by the algorithm are within the uncertainty of the times identified in the independent list. The quantitative description and routine identification of an interval of auroral brightening during the substorm expansion phase provides a foundation for unbiased statistical analysis of the aurora to probe the physics of the auroral substorm as a new scientific tool for aiding the identification of the processes leading to auroral substorm onset.

Recurrent rearrangements of chromosome 1q21.1 and variable pediatric phenotypes

BACKGROUND: Duplications and deletions in the human genome can cause disease or predispose persons to disease. Advances in technologies to detect these changes allow for the routine identification of submicroscopic imbalances in large numbers of patients. METHODS: We tested for the presence of microdeletions and microduplications at a specific region of chromosome 1q21.1 in two groups of patients with unexplained mental retardation, autism, or congenital anomalies and in unaffected persons. RESULTS: We identified 25 persons with a recurrent 1.35-Mb deletion within 1q21.1 from screening 5218 patients. The microdeletions had arisen de novo in eight patients, were inherited from a mildly affected parent in three patients, were inherited from an apparently unaffected parent in six patients, and were of unknown inheritance in eight patients. The deletion was absent in a series of 4737 control persons (P=1.1x10(-7)). We found considerable variability in the level of phenotypic expression of the microdeletion; phenotypes included mild-to-moderate mental retardation, microcephaly, cardiac abnormalities, and cataracts. The reciprocal duplication was enriched in nine children with mental retardation or autism spectrum disorder and other variable features (P=0.02). We identified three deletions and three duplications of the 1q21.1 region in an independent sample of 788 patients with mental retardation and congenital anomalies. CONCLUSIONS: We have identified recurrent molecular lesions that elude syndromic classification and whose disease manifestations must be considered in a broader context of development as opposed to being assigned to a specific disease. Clinical diagnosis in patients with these lesions may be most readily achieved on the basis of genotype rather than phenotype.

Phylogenetic analysis of Prevotella nigrescens, Prevotella intermedia and Porphyromonas gingivalis clinical strains reveals a clear species clustering

Prevotella nigrescens, Prevotella intermedia and Porphyromonas gingivalis are oral pathogens from the family Bacteroidaceae, regularly isolated from cases of gingivitis and periodontitis. In this study, the phylogenetic variability of these three bacterial species was investigated by means of 16S rRNA (rrs) gene sequence comparisons of a set of epidemiologically and geographically diverse isolates. For each of the three species, the rrs gene sequences of 11 clinical isolates as well as the corresponding type strains was determined. Comparison of all rrs sequences obtained with those of closely related species revealed a clear clustering of species, with only a little intraspecies variability but a clear difference in the rrs gene with respect to the next related taxon. The results indicate that the three species form stable, homogeneous genetic groups, which favours an rrs-based species identification of these oral pathogens. This is especially useful given the 7% sequence divergence between Prevotella intermedia and Prevotella nigrescens, since phenotypic distinction between the two Prevotella species is inconsistent or involves techniques not applicable in routine identification.

Optimización de la técnica RAPD para identificar cv de olivo

Entre las técnicas moleculares, RAPD-PCR es una de las más rápidas y operativamente simple para la caracterización de cultivares. Sin embargo, la confiabilidad de sus resultados radica, en gran parte, en la optimización previa de variables que pueden afectar los patrones de amplificación. Se investigó la repetibilidad de patrones RAPD de olivo bajo diferentes condiciones experimentales. Entre ellas, la pureza del ADN, el tipo de Taq ADN-polimerasa, las concentraciones de Mg+2 y dNTPs, el uso de tejidos atacados por patógenos y el uso de diferentes termocicladores, modificaron los patrones de bandas. Por el contrario, pequeñas modificaciones de la temperatura de apareamiento de cebadores, la concentración del ADN molde y la edad de los tejidos vegetales de los cuales se aisló ADN, no afectaron los patrones amplificados.

Applicazione della spettrometria di massa MALDI-TOF in microbiologia clinica

Riassunto La spettrometria di massa (MS) nata negli anni ’70 trova oggi, grazie alla tecnologia Matrix-Assisted Laser Desorption Ionization-Time of Flight (MALDI-TOF), importanti applicazioni in diversi settori: biotecnologico (per la caratterizzazione ed il controllo di qualità di proteine ricombinanti ed altre macromolecole), medico–clinico (per la diagnosi di laboratorio di malattie e per lo sviluppo di nuovi trattamenti terapeutici mirati), alimentare ed ambientale. Negli ultimi anni, questa tecnologia è diventata un potente strumento anche per la diagnosi di laboratorio in microbiologia clinica, rivoluzionando il flusso di lavoro per una rapida identificazione di batteri e funghi, sostituendo l’identificazione fenotipica convenzionale basata su saggi biochimici. Attualmente mediante MALDI-TOF MS sono possibili due diversi approcci per la caratterizzazione dei microrganismi: (1) confronto degli spettri (“mass spectra”) con banche dati contenenti profili di riferimento (“database fingerprints”) e (2) “matching” di bio-marcatori con banche dati proteomiche (“proteome database”). Recentemente, la tecnologia MALDI-TOF, oltre alla sua applicazione classica nell’identificazione di microrganismi, è stata utilizzata per individuare, indirettamente, meccanismi di resistenza agli antibiotici. Primo scopo di questo studio è stato verificare e dimostrare l’efficacia identificativa della metodica MALDI-TOF MS mediante approccio di comparazione degli spettri di differenti microrganismi di interesse medico per i quali l’identificazione risultava impossibile a causa della completa assenza o presenza limitata, di spettri di riferimento all’interno della banca dati commerciale associata allo strumento. In particolare, tale scopo è stato raggiunto per i batteri appartenenti a spirochete del genere Borrelia e Leptospira, a miceti filamentosi (dermatofiti) e protozoi (Trichomonas vaginalis). Secondo scopo di questo studio è stato valutare il secondo approccio identificativo basato sulla ricerca di specifici marcatori per differenziare parassiti intestinali di interesse medico per i quali non è disponibile una banca dati commerciale di riferimento e la sua creazione risulterebbe particolarmente difficile e complessa, a causa della complessità del materiale biologico di partenza analizzato e del terreno di coltura nei quali questi protozoi sono isolati. Terzo ed ultimo scopo di questo studio è stata la valutazione dell’applicabilità della spettrometria di massa con tecnologia MALDI-TOF per lo studio delle resistenze batteriche ai carbapenemi. In particolare, è stato messo a punto un saggio di idrolisi dei carbapenemi rilevata mediante MALDI-TOF MS in grado di determinare indirettamente la produzione di carbapenemasi in Enterobacteriaceae. L’efficacia identificativa della metodica MALDI-TOF mediante l’approccio di comparazione degli spettri è stata dimostrata in primo luogo per batteri appartenenti al genere Borrelia. La banca dati commerciale dello strumento MALDI-TOF MS in uso presso il nostro laboratorio includeva solo 3 spettri di riferimento appartenenti alle specie B. burgdorferi ss, B. spielmani e B. garinii. L’implementazione del “database” con specie diverse da quelle già presenti ha permesso di colmare le lacune identificative dovute alla mancanza di spettri di riferimento di alcune tra le specie di Borrelia più diffuse in Europa (B. afzelii) e nel mondo (come ad esempio B. hermsii, e B. japonica). Inoltre l’implementazione con spettri derivanti da ceppi di riferimento di specie già presenti nel “database” ha ulteriormente migliorato l’efficacia identificativa del sistema. Come atteso, il ceppo di isolamento clinico di B. lusitaniae (specie non presente nel “database”) è stato identificato solo a livello di genere corroborando, grazie all’assenza di mis-identificazione, la robustezza della “nuova” banca dati. I risultati ottenuti analizzando i profili proteici di ceppi di Borrelia spp. di isolamento clinico, dopo integrazione del “database” commerciale, indicano che la tecnologia MALDI-TOF potrebbe essere utilizzata come rapida, economica ed affidabile alternativa ai metodi attualmente utilizzati per identificare ceppi appartenenti a questo genere. Analogamente, per il genere Leptospira dopo la creazione ex-novo della banca dati “home-made”, costruita con i 20 spettri derivati dai 20 ceppi di riferimento utilizzati, è stata ottenuta una corretta identificazione a livello di specie degli stessi ceppi ri-analizzati in un esperimento indipendente condotto in doppio cieco. Il dendrogramma costruito con i 20 MSP-Spectra implementati nella banca dati è formato da due rami principali: il primo formato dalla specie non patogena L. biflexa e dalla specie a patogenicità intermedia L. fainei ed il secondo che raggruppa insieme le specie patogene L. interrogans, L. kirschneri, L. noguchii e L. borgpetersenii. Il secondo gruppo è ulteriormente suddiviso in due rami, contenenti rispettivamente L. borgpetersenii in uno e L. interrogans, L. kirschneri e L. noguchii nell’altro. Quest’ultimo, a sua volta, è suddiviso in due rami ulteriori: il primo comprendente la sola specie L. noguchii, il secondo le specie L. interrogans e L. kirshneri non separabili tra loro. Inoltre, il dendrogramma costruito con gli MSP-Spectra dei ceppi appartenenti ai generi Borrelia e Leptospira acquisiti in questo studio, e appartenenti al genere Brachyspira (implementati in un lavoro precedentemente condotto) mostra tre gruppi principali separati tra loro, uno per ogni genere, escludendo possibili mis-identificazioni tra i 3 differenti generi di spirochete. Un’analisi più approfondita dei profili proteici ottenuti dall’analisi ha mostrato piccole differenze per ceppi della stessa specie probabilmente dovute ai diversi pattern proteici dei distinti sierotipi, come confermato dalla successiva analisi statistica, che ha evidenziato picchi sierotipo-specifici. È stato, infatti, possibile mediante la creazione di un modello statistico dedicato ottenere un “pattern” di picchi discriminanti in grado di differenziare a livello di sierotipo sia i ceppi di L. interrogans sia i ceppi di L. borgpetersenii saggiati, rispettivamente. Tuttavia, non possiamo concludere che i picchi discriminanti da noi riportati siano universalmente in grado di identificare il sierotipo dei ceppi di L. interrogans ed L. borgpetersenii; i picchi trovati, infatti, sono il risultato di un’analisi condotta su uno specifico pannello di sierotipi. È stato quindi dimostrato che attuando piccoli cambiamenti nei parametri standardizzati come l’utilizzo di un modello statistico e di un programma dedicato applicato nella routine diagnostica è possibile utilizzare la spettrometria di massa MALDI-TOF per una rapida ed economica identificazione anche a livello di sierotipo. Questo può significativamente migliorare gli approcci correntemente utilizzati per monitorare l’insorgenza di focolai epidemici e per la sorveglianza degli agenti patogeni. Analogamente a quanto dimostrato per Borrelia e Leptospira, l’implementazione della banca dati dello spettrometro di massa con spettri di riferimento di miceti filamentosi (dermatofiti) si è rilevata di particolare importanza non solo per l’identificazione di tutte le specie circolanti nella nostra area ma anche per l’identificazione di specie la cui frequenza nel nostro Paese è in aumento a causa dei flussi migratori dalla zone endemiche (M. audouinii, T. violaceum e T. sudanense). Inoltre, l’aggiornamento del “database” ha consentito di superare la mis-identificazione dei ceppi appartenenti al complesso T. mentagrophytes (T. interdigitale e T. mentagrophytes) con T. tonsurans, riscontrata prima dell’implementazione della banca dati commerciale. Il dendrogramma ottenuto dai 24 spettri implementati appartenenti a 13 specie di dermatofiti ha rivelato raggruppamenti che riflettono quelli costruiti su base filogenetica. Sulla base dei risultati ottenuti mediante sequenziamento della porzione della regione ITS del genoma fungino non è stato possibile distinguere T. interdigitale e T. mentagrophytes, conseguentemente anche gli spettri di queste due specie presentavano picchi dello stesso peso molecoalre. Da sottolineare che il dendrogramma costruito con i 12 profili proteici già inclusi nel database commerciale e con i 24 inseriti nel nuovo database non riproduce l’albero filogenetico per alcune specie del genere Tricophyton: gli spettri MSP già presenti nel database e quelli aggiunti delle specie T. interdigitale e T. mentagrophytes raggruppano separatamente. Questo potrebbe spiegare le mis-identificazioni di T. interdigitale e T. mentagrophytes con T. tonsurans ottenute prima dell’implementazione del database. L’efficacia del sistema identificativo MALDI-TOF è stata anche dimostrata per microrganismi diversi da batteri e funghi per i quali la metodica originale è stata sviluppata. Sebbene tale sistema identificativo sia stato applicato con successo a Trichomonas vaginalis è stato necessario apportare modifiche nei parametri standard previsti per l’identificazione di batteri e funghi. Le interferenze riscontrate tra i profili proteici ottenuti per i due terreni utilizzati per la coltura di questo protozoo e per i ceppi di T. vaginalis hanno, infatti, reso necessario l’utilizzo di nuovi parametri per la creazione degli spettri di riferimento (MSP-Spectra). L’importanza dello sviluppo del nuovo metodo risiede nel fatto che è possibile identificare sulla base del profilo proteico (e non sulla base di singoli marcatori) microorganismi cresciuti su terreni complessi che potrebbero presentare picchi nell'intervallo di peso molecolare utilizzato a scopo identificativo: metaboliti, pigmenti e nutrienti presenti nel terreno possono interferire con il processo di cristallizzazione e portare ad un basso punteggio identificativo. Per T. vaginalis, in particolare, la “sottrazione” di picchi dovuti a molecole riconducibili al terreno di crescita utilizzato, è stata ottenuta escludendo dall'identificazione l'intervallo di peso molecolare compreso tra 3-6 kDa, permettendo la corretta identificazione di ceppi di isolamento clinico sulla base del profilo proteico. Tuttavia, l’elevata concentrazione di parassita richiesta (105 trofozoiti/ml) per una corretta identificazione, difficilmente ottenibile in vivo, ha impedito l’identificazione di ceppi di T. vaginalis direttamente in campioni clinici. L’approccio identificativo mediante individuazione di specifici marcatori proteici (secondo approccio identificativo) è stato provato ed adottato in questo studio per l’identificazione e la differenziazione di ceppi di Entamoeba histolytica (ameba patogena) ed Entamoeba dispar (ameba non patogena), specie morfologiacamente identiche e distinguibili solo mediante saggi molecolari (PCR) aventi come bersaglio il DNA-18S, che codifica per l’RNA della subunità ribosomiale minore. Lo sviluppo di tale applicazione ha consentito di superare l’impossibilità della creazione di una banca dati dedicata, a causa della complessità del materiale fecale di partenza e del terreno di coltura impiagato per l’isolamento, e di identificare 5 picchi proteici in grado di differenziare E. histolytica da E. dispar. In particolare, l’analisi statistica ha mostrato 2 picchi specifici per E. histolytica e 3 picchi specifici per E. dispar. L’assenza dei 5 picchi discriminanti trovati per E. histolytica e E. dispar nei profili dei 3 differenti terreni di coltura utilizzati in questo studio (terreno axenico LYI-S-2 e terreno di Robinson con e senza E. coli) permettono di considerare questi picchi buoni marcatori in grado di differenziare le due specie. La corrispondenza dei picchi con il PM di due specifiche proteine di E. histolytica depositate in letteratura (Amoebapore A e un “unknown putative protein” di E. histolytica ceppo di riferimento HM-1:IMSS-A) conferma la specificità dei picchi di E. histolytica identificati mediante analisi MALDI-TOF MS. Lo stesso riscontro non è stato possibile per i picchi di E. dispar in quanto nessuna proteina del PM di interesse è presente in GenBank. Tuttavia, va ricordato che non tutte le proteine E. dispar sono state ad oggi caratterizzate e depositate in letteratura. I 5 marcatori hanno permesso di differenziare 12 dei 13 ceppi isolati da campioni di feci e cresciuti in terreno di Robinson confermando i risultati ottenuti mediante saggio di Real-Time PCR. Per un solo ceppo di isolamento clinico di E. histolytica l’identificazione, confermata mediante sequenziamento della porzione 18S-rDNA, non è stata ottenuta mediante sistema MALDI-TOF MS in quanto non sono stati trovati né i picchi corrispondenti a E. histolytica né i picchi corrispondenti a E. dispar. Per questo ceppo è possibile ipotizzare la presenza di mutazioni geno/fenotipiche a livello delle proteine individuate come marcatori specifici per E. histolytica. Per confermare questa ipotesi sarebbe necessario analizzare un numero maggiore di ceppi di isolamento clinico con analogo profilo proteico. L’analisi condotta a diversi tempi di incubazione del campione di feci positivo per E. histolytica ed E. dipar ha mostrato il ritrovamento dei 5 picchi discriminanti solo dopo 12 ore dall’inoculo del campione nel terreno iniziale di Robinson. Questo risultato suggerisce la possibile applicazione del sistema MALDI-TOF MS per identificare ceppi di isolamento clinico di E. histolytica ed E. dipar nonostante la presenza di materiale fecale che materialmente può disturbare e rendere difficile l’interpretazione dello spettro ottenuto mediante analisi MALDI-TOF MS. Infine in questo studio è stata valutata l’applicabilità della tecnologia MALDI-TOF MS come saggio fenotipico rapido per la determinazione di ceppi produttori di carbapenemasi, verificando l'avvenuta idrolisi del meropenem (carbapeneme di riferimento utilizzato in questo studio) a contatto con i ceppi di riferimento e ceppi di isolamento clinico potenzialmente produttori di carbapenemasi dopo la messa a punto di un protocollo analitico dedicato. Il saggio di idrolisi del meropenem mediante MALDI-TOF MS ha dimostrato la presenza o l’assenza indiretta di carbapenemasi nei 3 ceppi di riferimento e nei 1219 (1185 Enterobacteriaceae e 34 non-Enterobacteriaceae) ceppi di isolamento clinico inclusi nello studio. Nessuna interferenza è stata riscontrata per i ceppi di Enterobacteriaceae variamente resistenti ai tre carbapenemi ma risultati non produttori di carbapenemasi mediante i saggi fenotipici comunemente impiegati nella diagnostica routinaria di laboratorio: nessuna idrolisi del farmaco è stata infatti osservata al saggio di idrolisi mediante MALDI-TOF MS. In un solo caso (ceppo di K. pneumoniae N°1135) è stato ottenuto un profilo anomalo in quanto presenti sia i picchi del farmaco intatto che quelli del farmaco idrolizzato. Per questo ceppo resistente ai tre carbapenemi saggiati, negativo ai saggi fenotipici per la presenza di carbapenemasi, è stata dimostrata la presenza del gene blaKPC mediante Real-Time PCR. Per questo ceppo si può ipotizzare la presenza di mutazioni a carico del gene blaKPC che sebbene non interferiscano con il suo rilevamento mediante PCR (Real-Time PCR positiva), potrebbero condizionare l’attività della proteina prodotta (Saggio di Hodge modificato e Test di Sinergia negativi) riducendone la funzionalità come dimostrato, mediante analisi MALDI-TOF MS, dalla presenza dei picchi relativi sia all’idrolisi del farmaco sia dei picchi relativi al farmaco intatto. Questa ipotesi dovrebbe essere confermata mediante sequenziamento del gene blaKPC e successiva analisi strutturale della sequenza amminoacidica deducibile. L’utilizzo della tecnologia MALDI-TOF MS per la verifica dell’avvenuta idrolisi del maropenem è risultato un saggio fenotipico indiretto in grado di distinguere, al pari del test di Hodge modificato impiegato comunemente nella routine diagnostica in microbiologia, un ceppo produttore di carbapenemasi da un ceppo non produttore sia per scopi diagnostici che per la sorveglianza epidemiologica. L’impiego del MALDI-TOF MS ha mostrato, infatti, diversi vantaggi rispetto ai metodi convenzionali (Saggio di Hodge modificato e Test di Sinergia) impiegati nella routine diagnostica di laboratorio i quali richiedono personale esperto per l’interpretazione del risultato e lunghi tempi di esecuzione e di conseguenza di refertazione. La semplicità e la facilità richieste per la preparazione dei campioni e l’immediata acquisizione dei dati rendono questa tecnica un metodo accurato e rapido. Inoltre, il metodo risulta conveniente dal punto di vista economico, con un costo totale stimato di 1,00 euro per ceppo analizzato. Tutte queste considerazioni pongono questa metodologia in posizione centrale in ambito microbiologico anche nel caso del rilevamento di ceppi produttori di carbapenemasi. Indipendentemente dall’approccio identificativo utilizzato, comparato con i metodi convenzionali il MALDI-TOF MS conferisce in molti casi un guadagno in termini di tempo di lavoro tecnico (procedura pre-analititca per la preparazione dei campioni) e di tempo di ottenimento dei risultati (procedura analitica automatizzata). Questo risparmio di tempo si accentua quando sono analizzati in contemporanea un maggior numero di isolati. Inoltre, la semplicità e la facilità richieste per la preparazione dei campioni e l’immediata acquisizione dei dati rendono questo un metodo di identificazione accurato e rapido risultando più conveniente anche dal punto di vista economico, con un costo totale di 0,50 euro (materiale consumabile) per ceppo analizzato. I risultati ottenuti dimostrano che la spettrometria di massa MALDI-TOF sta diventando uno strumento importante in microbiologia clinica e sperimentale, data l’elevata efficacia identificativa, grazie alla disponibilità sia di nuove banche dati commerciali sia di aggiornamenti delle stesse da parte di diversi utenti, e la possibilità di rilevare con successo anche se in modo indiretto le antibiotico-resistenze.