Massenspektrometer (MALDI-TOF MS)

---

Kurzbeschreibung

Die MALDI-TOF-MS Technologie, die auf der Analyse des gesamten bakteriellen Proteoms im Massenbereich von 2–20 kDa basiert, ist eine schnelle, kostengünstige, hochdurchsatzfähige und einfache Methode, die von diagnostischen Labors für Spezies- und Stamm-Identifizierung verschiedener Mikroorganismen, insbesondere pathogener Bakterien, bereits erfolgreich eingesetzt wurde.

Darüber hinaus kann sie zur Identifizierung verschiedener Tierarten (wie Säugetieren, Fische und Insekten) verwendet werden. Dadurch kann die Technologie auch zur Erkennung von Food Fraud, wie beispielsweise falschen Angaben betreffend der verwendeten Tierarten in einem Lebensmittel, beitragen. In den letzten Jahren erhielten MALDI-TOF-MS-basierte Methoden Aufmerksamkeit als Ansatz zum schnellen Nachweis von antimikrobieller Resistenz gegen verschiedene Antibiotika, wie z. B. β-Lactame, Carbapeneme und Polymyxine. Abhängig vom Resistenzmechanismus können MALDI-TOF-MS-Spektren für antimikrobielle Empfindlichkeitsprüfung (AST) verwendet werden, um: (i) Metaboliten im Zusammenhang mit dem Abbau von Antibiotika nachzuweisen, (ii) eine Peak-Verschiebung im Zusammenhang mit einer Mutation im Biomarker-Gen zu detektieren und (iii) einzigartige Biomarker nachzuweisen, die mit der Produktion eines spezifischen Moleküls (β-Lactamase, rRNA-Methyltransferase-Aktivität) zusammenhängen. Obwohl AST durch MALDI-TOF MS immer noch einen zusätzlichen Schritt der Co-Inkubation von Bakterienkulturen mit Antibiotika (ca. 3–5 Stunden) erfordern würde, verkürzt dies dennoch den Zeitaufwand im Vergleich zu AST durch herkömmliche Methoden wie der „Broth-Microdilution“ oder der „Disc-Diffusion“ erheblich.

Ansprechperson

Dr. Samart Dorn-In

Research Services

Identifikation der Spezies/Gattung von Mikroorganismen

Methoden & Expertise zur Forschungsinfrastruktur

Zur Identifizierung der Arten oder Stämme von Mikroorganismen sind Reinkulturen erforderlich. Sie werden in der Regel auf nicht-selektivem Agar subkultiviert und unter optimalen Temperatur- und Atmosphärenbedingungen inkubiert. Die gewachsenen Kolonien können mit Direkt- oder Ameisensäureextraktionsverfahren (Bruker Daltonik GmbH) extrahiert werden. Extrahierte Proben werden auf eine Target-Platte aufgetragen. Die MALDI-TOF-MS-Messungen werden mit einem Microflex LT durchgeführt. Die Analyse der generierten Daten erfolgt mit der bereitgestellten Software und deren automatisierten Einstellungen.

Für die Tierartenbestimmung und die antimikrobielle Empfindlichkeitsprüfung (AST) können die Methoden vom Hersteller (Bruker Daltoniks GmbH) aus der Veröffentlichung übernommen oder intern entwickelt werden. Die spezifischen Peaks der Proteinspektren bezüglich Speziesidentifikation, Mutation oder Metaboliten im Zusammenhang mit dem Abbau von Antibiotika werden analysiert und identifiziert. Für diesen Schritt werden die Referenzspektren von Mikroorganismen/Tierarten oder antimikrobiellen Metabolitenprodukten benötigt, die entweder vom Hersteller Bruker Daltoniks GmbH erworben oder intern entwickelt wurden.