Способ расшифровки вспышек бактериальных инфекций и определения источника заражения

Изобретение относится к медицине и может быть использовано для расшифровки вспышек бактериальных инфекций и определения источника заражения. Для этого проводят отбор биологического материала, выделяют и идентификацируют штаммы бактерий двумя способами: классическим бактериологическим методом и методом масс-спектрометрии с максимально высоким коэффициентом Score (2,2 и выше) с получением протеинограмм - белковых спектров штаммов. Полученные протеинограммы подвергают кластерному анализу, показывая однородность анализируемых штаммов, и корреляционному анализу, при котором определяют показатель корреляционной зависимости - среднее значение коэффициентов корреляции всех анализируемых штаммов бактерий с учетом стандартной ошибки средней. При этом значение показателя корреляционной зависимости выше 0,75 указывает на идентичность штаммов и принадлежность к одному источнику заражения. Изобретение обеспечивает быстрый и экономичный способ определения источника заражения при расшифровке вспышек бактериальных инфекций. 2 табл., 2 ил., 1 пр.

 

Изобретение относится к медицине и может быть использовано в бактериологических лабораториях клиник для расшифровки вспышек бактериальных инфекций и определения источника заражения.

Традиционно для определения возбудителей бактериальных инфекций используют способы классической микробиологии, включающие высев культуры бактерий на плотные питательные среды с последующей идентификацией вида по биохимическим признакам. (Клиническая лабораторная аналитика. Том IV. Частные аналитические технологии в клинической лаборатории. Под ред. В.В. Меньшикова. М.: Агат-Мед, 2003, с. 266).

Применяемый на сегодняшний день классический бактериологический метод диагностики инфекционных заболеваний имеет значительные ограничения и недостатки: высокая стоимость, длительность исследования, обусловленная скоростью роста бактерий при определении биохимических свойств. Кроме того, значительная часть патогенных бактерий являются трудно культивируемыми, и поэтому затруднена их идентификация в большинстве клинических микробиологических лабораторий.

Для прямой идентификации возбудителей бактериальной инфекции используют способ молекулярной диагностики, включающий первичный посев монокультуры от пациентов с последующим выделением ДНК, ее амплификацией и детекцией продуктов полимеразной цепной реакции (ПЦР) (Tissari P., Zumla A., Tarkka Е. et al. Accurate and rapid identification of bacterial species from positive blood cultures with a DNA-based microarray platform: an observational study. Lancet, 2010, vol.16, №375(9710), c. 224-230).

Внедрение молекулярно-генетических методов исследований позволило повысить процент расшифровки вспышечной заболеваемости в закрытых коллективах, выявлять носителей и заболевших среди контактных, правильно проводить противоэпидемические мероприятия в очагах для предотвращения распространения инфекционных заболеваний, выбирать нужные концентрации для проведения дезинфекционных мероприятий в очаге.

Данные способы позволяют существенно сократить временной интервал, требуемый для определения возбудителя, однако перечень идентифицируемых патогенов не перекрывает всего спектра возможных возбудителей бактериальной инфекции, что ограничено технологией реализации метода. Скрининговые наборы для ПЦР позволяют идентифицировать только род возбудителей бактериальных инфекций. Точная видовая идентификация бактерий требует проведения серии дополнительных многоступенчатых исследований. Кроме того, общими недостатками способов, основанных на принципе ПЦР, являются необходимость наличия сложного и дорогостоящего оборудования, а также специально подготовленного персонала.

Наиболее близким к изобретению является способ расшифровки вспышек бактериальных инфекций с помощью масс-спектрометрии («Опыт применения масс-спектрометрии в расшифровке вспышек инфекционных заболеваний», И.В. Белова, А.Г. Точилина, И.В. Соловьева В.А., Жирнов, Т.П. Иванова, И.Ю. Широкова, О.В. Ковалишена, ФБУН Нижегородский НИИ эпидемиологии и микробиологии им. академика И.Н. Блохиной Роспотребнадзора, Нижний Новгород, ГБОУ ВПО Нижегородская государственная медицинская академия МЗ РФ, Нижний Новгород), который позволяет не только осуществлять экспресс-идентификацию бактерий, но и изучать сходство масс-спектров их рибосомальных белков с помощью построения дендрограмм/протеинограмм. За основу построения протеинограмм брали метод корреляции с усредненной длиной связи, масс-спектры штаммов, идентифицированных до вида с максимально высоким коэффициентом Score (2,2 и выше). Для определения вспышек пищевых токсикоинфекций (ПТИ) были исследованы культуры, полученные от заболевших, персонала, из продуктов питания и смывов с объектов окружающей среды. При обнаружении объединения масс-спектров штаммов, выделенных от больного, персонала и продукта питания в отдельный подкластер, расценивали это как предварительные данные о выявлении источника и фактора передачи инфекции. Сравнив полученные данные с результатами эпидемического расследования вспышек традиционным методом, установили, что изучение схожести масс-спектров рибосомальных белков штаммов бактерий - возможных этиологических факторов ПТИ - может быть использовано при расследовании вспышек этих заболеваний в качестве предварительного этапа.

Недостатками способа является то, что обнаружение общих масс-спектров штаммов бактерий, выделенных от больного, персонала и продукта питания, в отдельный подкластер, расценивают как предварительные данные о выявлении источника и фактора передачи инфекции. То есть не указывают алгоритм проведения корреляционного анализа протеинограмм анализируемых штаммов бактерий и не определяют цифровой показатель их подобия.

Задачей изобретения является разработка быстрого, эффективного и экономичного способа определения источника заражения при расшифровке вспышек бактериальной инфекции.

Техническим результатом данного изобретения является простота и надежность способа определения штаммов бактерий и определение источника заражения.

Технический результат достигается способом расшифровки вспышек бактериальных инфекций и определения источника заражения, включающим отбор биологического материала, выделение и идентификацию штаммов бактерий классическим бактериологическим методом и методом масс-спектрометрии с максимально высоким коэффициентом Score (2,2 и выше), построение протеинограмм - белковых спектров штаммов бактерий, согласно изобретению полученные протеинограммы подвергают кластерному анализу, показывая однородность анализируемых штаммов бактерий, и корреляционному анализу, при котором определяют показатель корреляционной зависимости - среднее значение коэффициентов корреляции всех анализируемых штаммов бактерий, при этом, показатель корреляционной зависимости выше 0,75 указывает на идентичность штаммов бактерий и принадлежность к одному источнику заражения.

Способ осуществляют следующим образом.

В ходе эпидемиологического расследования вспышек бактериальных инфекций или спорадических случаев в стационаре (ИСМП инфекции, связанные с оказанием медицинской помощи) проводят отбор биологического материала от больных, с объектов окружающей среды, пищевых продуктов. Исследования проводят в соответствии с нормативной документацией: МУ 4.2.2039-05 «Техника сбора и транспортирования биоматериалов в микробиологические лаборатории»; приказ №535 «Об унификации микробиологических (бактериологических) методов исследования, применяемых в клинико-диагностических лабораториях лечебно-профилактических учреждений» от 22 апреля 1985 г; «Методическим указаниям по микробиологической диагностике заболеваний, вызываемых энтеробактериями» №04-723/3 от 17.12.1984 года. МУК 4.2.2942-11 «Методы санитарно-бактериологических исследований объектов окружающей среды, воздуха и контроля стерильности в лечебных организациях», ГОСТ 31904-2012 «ПРОДУКТЫ ПИЩЕВЫЕ. Методы отбора проб для микробиологических испытаний».

Выделенные штаммы бактерий идентифицируют классическим бактериологическим методом и методом масс-спектрометрии, в результате которого получают их протеинограммы - белковые спектры (фиг. 1). Полученные протеинограммы подвергают кластерному и корреляционному анализу. Корреляционный и кластерный анализ выполняют в программном обеспечении MALDI Biotyper прибора MICROFLEX, Bruker Daltonics. Кластерный анализ показывает однородность анализируемых штаммов бактерий (фиг. 2). В результате корреляционного анализа сравнивают белковые спектры штаммов выборки и определяют коэффициенты корреляции, по которым вычисляется показатель корреляционной зависимости - это среднее значение коэффициентов корреляции всех сравниваемых протеинограмм штаммов бактерий с учетом стандартной ошибки среднего.

Стандартная ошибка среднего (m) вычисляется по формуле:

m - стандартная ошибка среднего

σ - величина среднеквадратического отклонения генеральной совокупности;

n - количество значений коэффициента корреляции (n, если ≥30; n-1, если ≤30)

Расчет величины среднеквадратического отклонения производят по формуле:

x - значение коэффициента корреляции;

xcp - среднее значение коэффициентов корреляции

При оценке полученного показателя корреляционной зависимости с учетом стандартной ошибки среднего, берут значения выше 0,75, что свидетельствует о высокой корреляционной зависимости и идентичности анализируемых штаммов бактерий, так как их показатели (m/z) массы белка на заряд совпадают. При этом считают, что все идентичные штаммы бактерий относятся к одному источнику бактериальной инфекции. Эпидемиологическое расследование на основе полученных данных позволяет точно определить источник заражения (больной человек, продукт питания, окружающая среда).

Таким образом, по кластерному анализу и показателям высокой корреляционной зависимости протеинограмм исследуемых штаммов бактерий можно сделать вывод об их высоком подобии, а, следовательно, об общем источнике заражения бактериальной инфекцией.

Пример.

В инфекционное отделение поступили 13 человек с признаками кишечной инфекции в тяжелом и среднетяжелом состоянии. Все пациенты примерно в одно время посещали одно кафе. Для определения источника инфекции у всех пациентов и обслуживающего персонала кафе взят нативный кал на выявление патогенных штаммов возбудителей кишечных инфекций. Во всех пробах биоматериала от пациентов и у одной из сотрудниц кафе изолирован возбудитель острой кишечной инфекции - Salmonella enteritidis. Исследование осуществлялось классическим бактериологическим методом согласно «Методическим указаниям по микробиологической диагностике заболеваний, вызываемых энтеробактериями» №04-723/3 от 17.12.84. Видовую идентификацию выделенных штаммов бактерий Salmonella enteritidis с характерными для них биохимическими свойствами проводили согласно антигенно-диагностической схеме Кауфмана-Уайта с применением коммерческих агглютинирующих сывороток. В реакции агглютинации на стекле с поливалентной сывороткой к сальмонеллам О-групп АВСДЕ, с отдельными О-сыворотками 1, 9, 12, Н-сыворотками 1 фаза g, m, 2 фаза 1, 7, исследуемые штаммы бактерий дали положительную агглютинацию, что подтверждает видовую принадлежность их к Salmonella enteritidis. Параллельно выделенные штаммы бактерий были идентифицированы методом масс-спектрометрии по белковому профилированию, как Salmonella sp., получены их протеинограммы (фиг. 1). Показатель идентификации штаммов бактерий «score» составил в среднем 2,2. По таблице классификации результатов Maldi Biotyper Bruker Daltonics все пробы отнесены к Salmonella sp (enterica st Anatum) 11LAL (NCBI 58712). В программе MALDI Biotyper проведен кластерный и корреляционный анализ протеинограмм всех выделенных штаммов бактерий Salmonella enteritidis. Кластерный анализ (фиг. 2) показал высокую степень подобия выделенных штаммов бактерий от всех пациентов, в том числе сотрудницы кафе. В результате проведения корреляционного анализа протеинограмм всех штаммов бактерий между собой получены значения коэффициентов корреляции, таблица 1.

Затем рассчитывали значение показателя корреляционной зависимости с учетом стандартной ошибки среднего (т). Для этого необходимо рассчитать среднеквадратичное отклонение всей выборки по формуле (2).

Стандартная ошибка среднего (m), рассчитанная по формуле (1)

Таким образом, значение показателя корреляционной зависимости составило 0,85±0,01.

Таким образом, кластерный и корреляционный анализ показал, что источником вспышки кишечной инфекции в данном случае можно считать сотрудницу кафе.

Способ расшифровки вспышек бактериальных инфекций и определения источника заражения, включающий отбор биологического материала, выделение и идентификацию штаммов бактерий классическим бактериологическим методом и методом масс-спектрометрии с максимально высоким коэффициентом Score (2,2 и выше), построение их протеинограмм -белковых спектров, отличающийся тем, что полученные протеинограммы подвергают кластерному анализу, показывая однородность анализируемых штаммов, и корреляционному анализу, при котором определяют показатель корреляционной зависимости - среднее значение коэффициентов корреляции всех анализируемых штаммов бактерий, при этом значение его выше 0,75, указывает на идентичность штаммов и принадлежность к одному источнику заражения.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области фармакогенетики и персонализированной медицины. Предложен способ анализа полиморфных маркеров в генах SLCO1B1, АРОЕ и АВСВ1 для определения индивидуальной чувствительности к статинам, предусматривающий следующие стадии: амплификацию с помощью мультиплексной одноэтапной ПЦР, обеспечение биочипа, гибридизацию флуоресцентно меченного ПЦР-продукта на биочипе и регистрацию и интерпретацию результатов гибридизации.

Группа изобретений относится к определению того, является ли источником зарегистрированных газовых сигналов болотный газ или коммунальный газ при поиске утечек коммунального газа в подземных трубопроводах.

Группа изобретений относится к области калибровки детектирующих устройств. Способ калибровки детектирующего устройства включает введение калибровочного образца, содержащего изофлуран, в детектирующее устройство; накопление экспериментальных данных, относящихся к детектированию отрицательных ионов мономера и димера изофлурана, образованных в результате ионизации калибровочного образца; и калибровку детектирующего устройства для детектирования известного целевого химиката на основании сравнения экспериментальных данных, накопленных для отрицательного иона мономера изофлурана, и экспериментальных данных, накопленных для отрицательного иона димера изофлурана.

Изобретение относится к устройству, содержащему интегрированный вычислительный элемент (ICE), расположенный для оптического взаимодействия с электромагнитным излучением от текучей среды и, таким образом, формирования оптически провзаимодействовавшего излучения, соответствующего характеристике текучей среды, и способу использования устройства.

Изобретение относится к медицине, а именно к лабораторной диагностике, и может быть использовано для выявления нарушений углеводного обмена на ранних стадиях и выявления скрытого диабета на фоне нормальных показателей глюкозы и гликозилированного гемоглобина.

Изобретение относится к области клинической диагностики и биохимии в части создания методов, позволяющих измерять каталитическую активности веществ, и может использоваться для идентификации и определения параметров каталитической активности предварительно неизвестных биологически активных веществ.

Изобретение относится к области медицины, в частности к онкологии, и предназначено для прогнозирования безрецидивной и общей выживаемости у ВПЧ 16-позитивных больных раком шейки матки.

Изобретение относится к области испытаний твердых тел и может быть использовано для идентификации невидимой ткани. Новым является то, что испытания проводятся в четыре этапа.

Изобретение относится к стоматологии и медицинской микробиологии и может быть использовано для получения количественных показателей микробной обсемененности головок зубных щеток и оценки их пригодности к дальнейшей эксплуатации.

Группа изобретений относится к экологии и аналитической химии и может быть использована для оценки градиента токсических примесей в воздухе гермокабин летательных аппаратов.

Изобретение относится к медицине, а именно к лабораторной диагностике, и позволяет рассчитать степень повреждения поверхности альвеолярного макрофага от воздействия частиц оксида алюминия.

Изобретение относится к медицине, а именно к онкоурологии, в частности к определению риска рецидива локализованного рака предстательной железы после выполнения высокоинтенсивной фокусированной ультразвуковой абляции - HIFU.

Изобретение относится к области медицины, а именно к области экспериментальной медицины. Способ оценки характера экзогенных воздействий на сперматогенез у экспериментальных животных включает добавление к 0,2 г пробы гомогенизированной ткани семенника с придатком 2 мл физиологического раствора, перемешивание, приливание 1 мл 40%-ного раствора трихлоруксусной кислоты, затем центрифугирование 10 мин при 3000 об/мин, отбор центрифугата и измерение оптических плотностей при 220, 254 и 280 нм в кювете толщиной 1 см.

Изобретение относится к способу подготовки образцов поствитальной или пострезекционной костной ткани человека для исследования методом растровой электронной микроскопии.

Изобретение относится к медицине, а именно к патоморфологии, и может быть использовано для определения срока физиологически протекавшей беременности у женщин в I триместре.

Изобретение относится к области медицины и представляет собой способ дифференциальной диагностики грибовидного микоза от хронических дерматозов, включающий проведение у больного конфокальной лазерной сканирующей микроскопии наиболее инфильтрированного участка кожи, выявление патоморфологических признаков и балльную оценку их степени выраженности, характеризующийся тем, что определяют F – суммарный диагностический индикатор указанных патоморфологических признаков по формуле , где p1 – эпидермальная деструкция (от 0 до 3 баллов); р2 – микроабсцессы Потрие (от 0 до 1 балла); р3 – присутствие атипичных лимфоцитов в эпидермисе (от 0 до 3 баллов); р4 – присутствие атипичных лимфоцитов в дермо-эпидермальном соединении (от 0 до 3 баллов); р5 – потеря контура сосочков (от 0 до 3 баллов); р6 – присутствие атипичных лимфоцитов в дерме (от 0 до 3 баллов); и при значении F<5,8 диагностируют хронический дерматоз, при значении 5,9≤F≤6,8 – диагноз не уточнен, а при значении F≥6,9 – грибовидный микоз.

Изобретение относится к области медицины и представляет собой способ дифференциальной диагностики грибовидного микоза от хронических дерматозов, включающий проведение у больного конфокальной лазерной сканирующей микроскопии наиболее инфильтрированного участка кожи, выявление патоморфологических признаков и балльную оценку их степени выраженности, характеризующийся тем, что определяют F – суммарный диагностический индикатор указанных патоморфологических признаков по формуле , где p1 – эпидермальная деструкция (от 0 до 3 баллов); р2 – микроабсцессы Потрие (от 0 до 1 балла); р3 – присутствие атипичных лимфоцитов в эпидермисе (от 0 до 3 баллов); р4 – присутствие атипичных лимфоцитов в дермо-эпидермальном соединении (от 0 до 3 баллов); р5 – потеря контура сосочков (от 0 до 3 баллов); р6 – присутствие атипичных лимфоцитов в дерме (от 0 до 3 баллов); и при значении F<5,8 диагностируют хронический дерматоз, при значении 5,9≤F≤6,8 – диагноз не уточнен, а при значении F≥6,9 – грибовидный микоз.

Изобретение относится к микробиологии и может быть использовано при выявлении протективного действия микроорганизмов на молекулу гемоглобина. Для этого исследуемую культуру микроорганизмов выращивают в жидкой питательной среде, отделяют супернатант от микробных клеток центрифугированием, параллельно с опытной пробой готовят контрольную пробу из жидкой питательной среды.

Изобретение относится преимущественно к области физической химии и биофизикии, может быть использовано в медицине, а также биологии и физиологии человека и животных.

Изобретение относится к области аналитической химии и может быть использовано для определения содержания галогенорганических соединений в волосах человека и касается экологического контроля загрязнения внутренней среды человека.

Изобретение относится к медицине и может быть использовано для расшифровки вспышек бактериальных инфекций и определения источника заражения. Для этого проводят отбор биологического материала, выделяют и идентификацируют штаммы бактерий двумя способами: классическим бактериологическим методом и методом масс-спектрометрии с максимально высоким коэффициентом Score с получением протеинограмм - белковых спектров штаммов. Полученные протеинограммы подвергают кластерному анализу, показывая однородность анализируемых штаммов, и корреляционному анализу, при котором определяют показатель корреляционной зависимости - среднее значение коэффициентов корреляции всех анализируемых штаммов бактерий с учетом стандартной ошибки средней. При этом значение показателя корреляционной зависимости выше 0,75 указывает на идентичность штаммов и принадлежность к одному источнику заражения. Изобретение обеспечивает быстрый и экономичный способ определения источника заражения при расшифровке вспышек бактериальных инфекций. 2 табл., 2 ил., 1 пр.

Наверх