应用上新丨MALDI-TOF在畜牧业方向的应用

2021-10-22 10:05:49, 小融融智生物科技（青岛）有限公司

背景

集约化养猪作为当代主流的高投入、高产出、高效益的经营方式，被广泛应用于现代专业化养猪场。然而集约化在带来高效生产的同时也存在如疾病防控为主的隐患：如由于集约化饲养生猪的高数量和批次，当个体发生传染性疾病，即会直接对集体健康造成威胁。同时，以病毒为主的防控重心，使得被忽略的细菌性疾病成为感染防控的又一难关。因此，针对细菌性疾病的防治，微生物抗原的种属鉴定和诊断是首当其冲的关键。现今临床主要通过观察细菌菌落形态、革兰染色、显微镜检查，以及生化试验等对致病菌进行检测和鉴定，但这些方法因主要依赖致病菌的生长代谢，在实验上存在周期长和主观局限性等问题。因此，更加快速和准确的致病菌鉴定始终是疾控防控技术发展的核心需求。

现如今，随着蛋白质组学研究技术的不断发展，基质辅助激光解吸电离（Matrix assisted laser desorption/ ionization, MALDI）作为具有高通量，高效率，实验操作简单快捷且经济等特点，已在微生物鉴定的技术应用上得到临床的高度重视和专家认可，该技术可应用且并不局限于微生物鉴定、菌株分型、流行病学研究、生物战剂检测、水和食源性病原体的检测、抗生素耐药性的检测、血和尿道病原体检测等研究及临床领域。此篇纪要中，将针对猪场集约化的致病菌防控方向，介绍和展示使用MALDI-TOF MS对环境中的微生物进行检测鉴定的应用。

实验与材料

使用 MALDI-TOF MS 对致病微生物进行鉴定的流程主要分为以下四步 (Figure 1)：

Figure 1: The brief workflow of microbe identification using MALDI-TOF MS.

第一步

微生物培养菌落选取（单菌落挑取涂板）

第二步

使用融智生物微生物基质试剂盒（货号：QT-SJ01-I）进行前处理

第三步

使用MALDI-TOF MS进行上机，采集谱图

第四步

使用QuanID微生物鉴定系统对谱图结果进行数据库比对得到鉴定结果

结果与讨论

此次实验的结果展示为经过分纯培养的猪类常见细菌致病菌单菌落在MALDI-TOF MS上的微生物鉴定结果。菌种选用传代猪类常见疾病的病原菌的标准菌株，及经过测序等手段进行过确认的等效菌株。畜牧业猪类常见的细菌性疾病包括：猪链球菌病、猪巴氏杆菌病、猪丹毒、猪传染性胸膜肺炎、猪副嗜血杆菌病等。在此次鉴定中，微生物结果谱图与QuanID数据库达到高度匹配，一致性100%，在 QuanID系统中亦得到高评分的结果 (Figure 1)，充分展示出MALDI-TOF MS在检测和鉴定畜牧业猪类常见致病菌种上的高准确，高灵敏的应用价值。

Figure 2: the microbe identification results based on peptide mass fingerprints matching against QuanID Microbe Database.

MALDI-TOF MS在微生物鉴定中的优势

融智生物QuanID微生物鉴定质谱系统

（鲁械注准20212220508）

快速

常规微生物鉴定需要进行繁琐的生化确认 ,DNA提取测序等分子手段以及长时间的培养，而通过MALDI-TOF MS可以在短短10min内对96个独立菌种样本进行数据采集及鉴定，整个流程相对传统生化方法亦或是测序等手段能够缩短大量时间。

经济

传统生化鉴定手段比较繁琐、耗时，需要经过增菌培养，选择性培养以及生化鉴定培养轮番培养才能够确定是否为目标菌种；而且选择性培养基以及生化试剂板条在使用上只针对一类菌，无法做到针对所有菌都使用同一种培养基或生化板条；使用QuanID微生物质谱鉴定菌株，省去了筛选鉴定耗材的困扰，仅需1个或者几个菌落即可完成鉴定，微升级的低试剂消耗，降低了鉴定费用。同时操作简单快捷，上手容易，对于人员的能力要求也低。无论是在菌种鉴定的低成本，低消耗，还是在样本检测的高通量，时间成本节约上，QuanID微生物鉴定方法都相对传统方法具有经济上的绝对优势。

准确

MALDI-TOF MS鉴定依据的数据库均通过商业数据库的严格验证，不仅在比对鉴定上具有高准确度，且无假阳性或者假阴性对鉴定结果的实验性干扰。目前QuanID数据库已包含临床微生物，畜牧业，食品，环境等领域关注的微生物种类。且该数据库具有可持续累加性，在鉴定结果的准确性以及范围上均能得等高标准的稳定确认及提升。

结论

随着现代农牧业的持续发展，对精准质量控制的需求日益增加，QuanID微生物质谱将助力客户需求，提供更加优质的解决方案。MALDI-TOF MS技术已在微生物鉴定的高性能上得到国际的高度认可。QuanID微生物鉴定能够快速鉴定养殖业中出现的多种细菌菌种的准确信息，为疾病诊断与防控提供了一个更加便捷高效且经济的手段。该应用潜能不仅在控制疾病的传播或者在传播的初期给予警示，亦在最低化经济损失上提供正向效益。

参考文献：

WojewodaC.Pathologyconsultationonmatrix—assistedlaser desorption／ionization time-of—flight mass spectrometry for microbiology[J]．Am JClinPatho1．2013．140(2)：143—148

如需查看本篇应用纪要原文，请点击文末阅读原文。

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