快速、精准：新型MALDI-TOF MS技术在眼内炎耐药性检测中的突破

研究背景

眼内炎是一种严重的眼部感染，可能导致永久性视力丧失。金黄色葡萄球菌是其常见原因之一。传统的微生物培养方法耗时长，延误治疗。

本研究提出了一种新方法，结合Fc-MBL@Fe3O4富集和MALDI-TOF MS技术，以快速鉴定金黄色葡萄球菌及其对甲氧西林的耐药性。

磁珠的特异性

结果显示：图1A-B：展示了Fc-MBL@Fe3O4在去离子水和CAMHB中对S. aureus的富集效率。结果显示，在去离子水中富集效率为98.1%，在CAMHB中为88.1%，表明磁性珠子在两种介质中都有很高的富集效率。图1C：透射电子显微镜图像显示了Fc-MBL@Fe3O4与S. aureus的结合情况，证明了磁性珠子能够特异性地结合细菌。

Fig. 1. (A) Magnetic beads with enriched S. aureus and unenriched S. aureus in deionized water. (B) Magnetic beads with enriched S. aureus and unenriched S. aureus in CAMHB. (C) Transmission electron microscope images of S. aureus conjugated with Fc-MBL@Fe₃O₄.

工作流程

展示了从玻璃体样本中鉴定S. aureus并分析其耐药性的工作流程。包括细菌的短期培养、富集、MALDI-TOF MS鉴定和耐药性测试。

Fig. 2. Workflow for identification and drug resistance analysis of S. aureus in vitreous humor samples.

MSSA和MRSA随培养时间的OD600值

图3A-B：显示了MSSA和MRSA在含或不含头孢西丁的CAMHB中培养8小时的OD600值变化。MSSA在含头孢西丁的CAMHB中无法生长，而MRSA即使在含头孢西丁的CAMHB中也能增殖，但生长速度较慢。

图3C-D：展示了不同时间点（2小时、3小时、4小时）MSSA和MRSA在含或不含头孢西丁的CAMHB中的OD600值。

结果表明：通过玻璃体培养，S. aureus的检测率在8小时后达到了100%。

Fig. 3. (A)1 strain of MSSA was cultured in CAMHB with or without cefoxitin (4 µg/mL) for 8 h. (B) 1 strain of MRSA was cultured in CAMHB with or without cefoxitin (4 µg/mL) for 8 h.(C) 15 MSSA strains were cultured (2 h, 3 h, and 4 h) in CAMHB with or without cefoxitin (4 µg/mL). (D) 15 MRSA strains were cultured (2 h, 3 h, and 4 h) in CAMHB with or without cefoxitin (4 µg/mL).

MRSA和MSSA的MALDI-TOF MS谱图

图4A-D：展示了临床S. aureus株在不同时间点（2小时、3小时、4小时）的MALDI-TOF MS谱图，包括经过离心富集和Fc-MBL@Fe₃O₄富集的样本。

结果表明：最佳的检测时间点为3小时，此时通过Fc-MBL@Fe₃O₄富集结合MALDI-TOF MS鉴定MRSA的有效性、敏感性、特异性均达到100%。

Fig. 4. MALDI-TOF MS spectra of clinical S. aureus strains, including 2 h(green), 3 h(orange), and 4 h (blue). (A) MRSA+enrichment by centrifugation. (B) MRSA+enrichment by Fc-MBL@Fe₃O₄. (C) MSSA+enrichment by centrifugation. (D) MSSA+enrichment by Fc-MBL@Fe₃O₄

讨论

Fc-MBL@Fe₃O₄富集法的优势：Fc-MBL@Fe₃O₄富集法在复杂环境中对细菌的富集效果良好，与MALDI-TOF MS分析结合使用，可以快速鉴定细菌药物抗性，不仅能识别耐药和敏感细菌，还能检测细菌对抗生素的确切最小抑制浓度。

该研究中提出的方法能在11小时内完成玻璃体中S. aureus的鉴定和药物抗性分析，有望指导临床医生及时正确使用抗生素。

参考文献：Ren J, Gao W, Yu M, et al. Detection of methicillin resistance of Staphylococcus aureus in vitreous humor using MALDI-TOF MS and Fc-MBL@ Fe3O4 enrichment[J]. Scientific Reports, 2024, 14(1): 30757.