معلومة

19.2 ز: التعرف السريع على الكائنات الحية الدقيقة - علم الأحياء


الحاجة

  • تشخيص العدوى بحيث يمكن البدء في العلاج المناسب (على سبيل المثال ، مضاد حيوي).
  • اختبار الغذاء للتأكد من عدم تلوثه بالكائنات المعدية مثل بكتريا قولونية O157: H7 و السالمونيلا المعوية
  • لتحديد العامل البيولوجي مثل الجمرة الخبيثة والجدري في هجوم إرهابي محتمل بحيث يمكن اتخاذ التدابير المناسبة بسرعة

أساليب

الثقافة

  • الأقدم والأكثر شيوعًا.
  • بالنسبة للبكتيريا ، انشر العينات على وسط الاستنبات وافحص المستعمرات الناتجة عن التشكل والصفات الأيضية. بالنسبة للفيروسات ، تلقيح مزارع الخلايا الحية.
  • العيب: يستغرق الأمر عدة أيام لمعرفة النتائج.

تفاعل البلمرة المتسلسل (PCR)

  • استخراج الحمض النووي من العينة وإجراء PCR.
  • الميزة: سريع (غالبًا أقل من ساعة)
  • العيب: مفرط الحساسية لوجود الملوثات

المقايسات المناعية

استخدم طريقة تستغل خصوصية وحساسية التفاعل بين المستضد والأجسام المضادة. يستغرق 15 دقيقة أو أكثر.

أجهزة الاستشعار الحيوية (كناري)

في عدد 11 يوليو 2003 من علم، أبلغ فريق من العلماء في مختبر لينكولن في الولايات المتحدة عن طريقة جديدة للتعرف السريع تستغل الخلايا الحية. يسمون طريقتهم الكناري (لـ جellular أnalysis و نotification من أntigen صisks و صields)

"المستشعر الحيوي" الخاص بهم هو استنساخ للخلايا الليمفاوية البائية (الخلايا البائية) التي تم تعديلها وراثيًا للتعبير عن

  • تم اختيار مستقبل الخلية البائية للمستضد (BCR) للتفاعل مع حاتمة على العامل المشتبه به. BCR على استنساخهم هو السطح IgM.
  • اكورين، وهو بروتين مستخرج من نفس قنديل البحر الذي ينتج البروتين الأخضر الفلوري.
    • يشع Aequorin الضوء عندما يتعرض لأيونات الكالسيوم (Ca2+).
    • أحد الأحداث الأولى (في غضون ثوانٍ) عندما ترتبط BCRs بالمستضد هو ارتفاع مستوى أيونات الكالسيوم في العصارة الخلوية.

إجراء:

  • تحضير العينة.
  • امزج - في آبار منفصلة - مع استنساخ الخلايا البائية كل منها محددًا لعامل مشتبه به مختلف.
  • ضع في كاشف ضوء حساس.
  • إذا كان الاستنساخ يحتوي على BCR للحاتمة الموجودة في العينة ، فإن هذا الاستنساخ سيبعث الضوء في غضون بضع ثوانٍ.

نتائج:

  • حساس للغاية: يمكنه اكتشاف ما لا يقل عن 50 بكتيريا أو 500 فيريون
  • محدد للغاية: يمكنه اكتشاف العامل حتى في وجود عوامل ملوثة ذات صلة.
  • سريع: الوقت المنقضي من تحضير العينة للإشارة من كاشف الضوء غالبًا ما يكون أقل من 5 دقائق.

دورة مكثفة في التعريف الميكروبي

هل تحتاج إلى دورة مكثفة في طرق تحديد الميكروبات؟ حسنًا ، لا مزيد من البحث: هنا ، ستجد لمحة عامة عن الطرق المتاحة لتحديد البكتيريا أو الخميرة أو الفطريات الخيطية على مستوى الأنواع.


خيارات الوصول

احصل على الوصول الكامل إلى دفتر اليومية لمدة عام واحد

جميع الأسعار أسعار صافي.
سيتم إضافة ضريبة القيمة المضافة في وقت لاحق عند الخروج.
سيتم الانتهاء من حساب الضريبة أثناء الخروج.

احصل على وصول محدود أو كامل للمقالات على ReadCube.

جميع الأسعار أسعار صافي.


Phoenix 100 مقابل Vitek 2 في تحديد البكتيريا موجبة الجرام وسالبة الجرام: تحليل تلوي شامل

يشيع استخدام Phoenix 100 و Vitek 2 (يعملان بالبطاقات اللونية الحالية) في مختبرات المستشفيات من أجل التعرف السريع على الكائنات الحية الدقيقة. يهدف التحليل التلوي الحالي إلى تقييم ومقارنة أدائهم على البكتيريا موجبة الجرام وسالبة الجرام. تم البحث في قاعدة بيانات MEDLINE حتى أكتوبر 2010 لاسترجاع المقالات ذات الصلة. تم اشتقاق معدلات التعريف الصحيحة المجمعة من نماذج التأثيرات العشوائية ، باستخدام التحويل القوسي. أجريت تحليلات منفصلة في التحليلات الفرعية على مستوى الجنس والأنواع وتم إجراء التحوف التلوي للكشف عن المعدلات ذات الصلة بالنظام والدراسة ذات مغزى. كان ما مجموعه 29 (6635 عزلة) و 19 (4363 عزلة) مؤهلة للحصول على فينيكس و Vitek 2 على التوالي. لم يلاحظ وجود فروق ذات دلالة إحصائية بين Phoenix و Vitek 2 سواء على مستوى الجنس (97.70٪ مقابل 97.59٪ ، P = 0.919) أو الأنواع (92.51٪ مقابل 88.77٪ ، P = 0.149). تميل الدراسات التي أجريت باستخدام طرق المقارنة التقليدية إلى تقديم نتائج أفضل بشكل ملحوظ مقارنة بتلك التي تستخدم تقنيات مرجعية جزيئية. كان انتواع المكورات العنقودية الذهبية أكثر دقة بشكل ملحوظ مقارنة بالمكورات العنقودية سلبية التخثر من قبل كل من العنقاء (99.78٪ مقابل 88.42٪ ، P & lt 0.00001) و Vitek 2 (98.22٪ مقابل 91.89٪ ، P = 0.043). وصل Vitek 2 أيضًا إلى معدلات تحديد صحيحة أعلى للمخمرات سالبة الجرام مقابل غير المخمرين في الجنس (99.60٪ مقابل 95.90٪ ، P = 0.004) والأنواع (97.42٪ مقابل 84.85٪ ، P = 0.003) المستوى. في الختام ، يبدو أن دقة كلا النظامين قد تم تعديلها من خلال المعايير الأساسية المتعلقة بالعينة والمقارنة. قد يسهل التقييم المتزامن المستقبلي للأدوات مقابل إجراءات المقارنة الجزيئية تفسير الملاحظات الحالية.


مقدمة في علم الجراثيم

البكتيريا هي كائنات دقيقة وحيدة الخلية تفتقر إلى غشاء نووي ، وهي نشطة التمثيل الغذائي وتنقسم عن طريق الانشطار الثنائي. طبيا هم سبب رئيسي للمرض. ظاهريًا ، يبدو أن البكتيريا هي أشكال بسيطة نسبيًا للحياة في الواقع ، فهي متطورة وقابلة للتكيف بشكل كبير. تتكاثر العديد من البكتيريا بمعدلات سريعة ، ويمكن للأنواع المختلفة الاستفادة من مجموعة متنوعة هائلة من ركائز الهيدروكربون ، بما في ذلك الفينول والمطاط والبترول. توجد هذه الكائنات على نطاق واسع في كل من أشكال الحياة الطفيلية والحرة. نظرًا لوجودها في كل مكان ولديها قدرة رائعة على التكيف مع البيئات المتغيرة عن طريق اختيار طفرات عفوية ، لا يمكن المبالغة في أهمية البكتيريا في كل مجال من مجالات الطب.

تطور علم الجراثيم من حاجة الأطباء لاختبار وتطبيق نظرية جرثومة المرض ومن المخاوف الاقتصادية المتعلقة بفساد الأطعمة والنبيذ. تم اشتقاق التطورات الأولية في علم الجراثيم المسببة للأمراض من تحديد وتوصيف البكتيريا المرتبطة بأمراض معينة. خلال هذه الفترة ، تم التركيز بشكل كبير على تطبيق افتراضات كوخ لاختبار علاقات السبب والنتيجة المقترحة بين البكتيريا وأمراض معينة. اليوم ، تم تحديد معظم الأمراض البكتيرية للإنسان وعواملها المسببة للمرض ، على الرغم من أن المتغيرات المهمة تستمر في التطور وتظهر أحيانًا ، على سبيل المثال ، مرض Legionnaire ، والسل ، ومتلازمة الصدمة السامة.

أدى التقدم الكبير في علم الجراثيم خلال القرن الماضي إلى تطوير العديد من اللقاحات الفعالة (على سبيل المثال ، لقاح المكورات الرئوية متعدد السكاريد ، ذوفان الخناق ، ذوفان الكزاز) بالإضافة إلى لقاحات أخرى (مثل لقاحات الكوليرا والتيفوئيد والطاعون) أقل فعالة أو لها آثار جانبية. تقدم كبير آخر كان اكتشاف المضادات الحيوية. هذه المواد المضادة للميكروبات لم تقض على الأمراض البكتيرية ، لكنها أدوات علاجية قوية. يتم تقليل فعاليتها بسبب ظهور البكتيريا المقاومة للمضادات الحيوية (الآن مشكلة إدارة طبية مهمة) في الواقع ، فإن التحسينات في الصرف الصحي وتنقية المياه لها تأثير أكبر على حدوث الالتهابات البكتيرية في المجتمع أكثر من توفر المضادات الحيوية أو اللقاحات البكتيرية . ومع ذلك ، لا تزال هناك العديد من الأمراض البكتيرية الخطيرة.

تم التعرف على معظم الأمراض المعروفة الآن بأن لها مسببات جرثومية منذ مئات السنين. تم وصف بعضها بأنها معدية في كتابات الصينيين القدماء ، قبل قرون من الأوصاف الأولى للبكتيريا بواسطة أنطون فان ليفينهوك في 1677. لا تزال هناك بعض الأمراض (مثل التهاب القولون التقرحي المزمن) التي يعتقد بعض الباحثين أنها ناجمة عن البكتيريا ولكن لم يتم تحديد مسببات الأمراض لها. من حين لآخر ، ترتبط الأمراض التي لم يتم التعرف عليها سابقًا بمجموعة جديدة من البكتيريا. ومن الأمثلة على ذلك مرض Legionnaire ، وهو عدوى تنفسية حادة يسببها جنس غير معروف سابقًا ، Legionella. أيضًا ، أحد مسببات الأمراض المعترف بها حديثًا ، هيليكوباكتر ، يلعب دورًا مهمًا في أمراض الجهاز الهضمي. مثال آخر مهم ، في فهم مسببات الأمراض التناسلية ، كان ارتباط ما لا يقل عن 50 في المائة من حالات التهاب الإحليل لدى المرضى الذكور الذين يعانون من التهاب الإحليل. Ureaplasma urealyticum أو المتدثرة الحثرية.

تعد البكتيريا المؤتلفة التي تنتجها الهندسة الوراثية مفيدة للغاية في الأبحاث البكتيرية ويتم توظيفها لتصنيع الجزيئات الحيوية النادرة (مثل الإنترفيرون) اللازمة للبحث ورعاية المرضى. الجينات المقاومة للمضادات الحيوية ، بينما تمثل مشكلة للطبيب ، للمفارقة ، هي علامات لا غنى عنها في أداء الهندسة الوراثية. تعد المجسات الجينية وتفاعل البلمرة المتسلسل (PCR) مفيدًا في التحديد السريع لمسببات الأمراض الميكروبية في عينات المرضى. لا يزال التلاعب الجيني للبكتيريا المسببة للأمراض لا غنى عنه في تحديد آليات الفوعة. مع تحديد المزيد من مستضدات البروتين الوقائية ، واستنساخها ، وتسلسلها ، سيتم بناء لقاحات بكتيرية مؤتلفة يجب أن تكون أفضل بكثير من تلك المتوفرة حاليًا. في هذا الصدد ، يتوفر بالفعل لقاح السعال الديكي المأشوب والأكثر أمانًا في بعض البلدان الأوروبية. كما أن لقاحات الدنا المباشرة تبشر بالخير.

في البلدان المتقدمة ، 90 في المائة من الإصابات الموثقة في المرضى في المستشفيات سببها البكتيريا. ربما تعكس هذه الحالات نسبة صغيرة فقط من العدد الفعلي للعدوى البكتيرية التي تحدث في عموم السكان ، وعادة ما تمثل الحالات الأكثر خطورة. في البلدان النامية ، غالبًا ما يكون لمجموعة متنوعة من الالتهابات البكتيرية تأثير مدمر على صحة السكان. يعد سوء التغذية والالتهابات الطفيلية وسوء الصرف الصحي من العوامل القليلة التي تساهم في زيادة تعرض هؤلاء الأفراد لمسببات الأمراض البكتيرية. قدرت منظمة الصحة العالمية أن 3 ملايين شخص يموتون كل عام من مرض السل ، ويموت 0.5 مليون من السعال الديكي ، ويموت 25000 من التيفود. تعد أمراض الإسهال ، وكثير منها جرثوميًا ، السبب الرئيسي الثاني للوفاة في العالم (بعد أمراض القلب والأوعية الدموية) ، حيث تقتل 5 ملايين شخص سنويًا.

يمكن النظر إلى العديد من الأمراض البكتيرية على أنها فشل للبكتيريا في التكيف ، حيث إن الطفيلي المتكيف جيدًا يزدهر بشكل مثالي في مضيفه دون التسبب في ضرر كبير. يمكن أن تسبب الكائنات الحية الدقيقة غير الضارة نسبيًا (أي التي تتكيف جيدًا) المرض في ظل ظروف خاصة - على سبيل المثال ، إذا كانت موجودة بأعداد كبيرة بشكل غير عادي ، أو إذا كانت دفاعات المضيف معطلة ، (مثل الإيدز والعلاج الكيميائي) أو في حالة وجود حالات لاهوائية. تشكل البكتيريا المسببة للأمراض نسبة صغيرة فقط من الأنواع البكتيرية ، والعديد من البكتيريا غير المسببة للأمراض مفيدة للبشر (أي النباتات المعوية تنتج فيتامين ك) وتشارك في العمليات الأساسية مثل تثبيت النيتروجين ، وتفكيك النفايات ، وإنتاج الغذاء ، وإعداد الأدوية ، والمعالجة الحيوية البيئية. يركز هذا الكتاب المدرسي على البكتيريا التي لها صلة طبية مباشرة.

في السنوات الأخيرة ، ركز علماء الطب على دراسة الآليات المسببة للأمراض والدفاعات المضيفة. يتطلب فهم العلاقات بين العائل والطفيلي التي تنطوي على مسببات أمراض معينة الإلمام بالخصائص الأساسية للبكتيريا والمضيف وتفاعلاتها. لذلك ، يقدم هذا القسم أولاً المفاهيم الأساسية للاستجابة المناعية ، والبنية البكتيرية ، والتصنيف ، والتمثيل الغذائي ، وعلم الوراثة. تؤكد الفصول اللاحقة على العلاقات الطبيعية بين البكتيريا على آليات الأسطح الخارجية التي تلحق بها الكائنات الدقيقة الضرر بمضيف آليات دفاع المضيف وتوزيع مسببات الأمراض (علم الأوبئة) ومبادئ التشخيص وآليات عمل الأدوية المضادة للميكروبات. توفر هذه الفصول الأساس للفصول التالية المخصصة لمسببات الأمراض البكتيرية والأمراض التي تسببها. تم تصنيف البكتيريا في هذه الفصول على أساس الخصائص الفيزيائية والكيميائية والبيولوجية. لا تشير أوجه التشابه هذه بالضرورة إلى أن أمراضهم متشابهة وأمراض متباينة على نطاق واسع قد تسببها بكتيريا في نفس المجموعة.


لماذا هو & rsquos مهم

يجب أن يستجيب علم الأحياء الدقيقة لتحديات الصحة العامة الرئيسية مثل تطوير مقاومة البكتيريا وظهور مسببات الأمراض الجديدة.

  • أصبح الأطباء يعتمدون بشكل متزايد على المعلومات من مختبرات علم الأحياء الدقيقة تجعل مقاومة المضادات الحيوية القرارات العلاجية أكثر تعقيدًا.
  • التحديد السريع للبكتيريا المسؤولة عن العدوى والمضادات الحيوية الفعالة ضد هذه البكتيريا يمكن أن يكون لها تأثير على بقاء المريض.
  • الاختبارات تسمح للأطباء اختر العلاج المناسب وتجنب الاستخدام غير المناسب للمضادات الحيوية ، التي تؤدي إلى تطوير مقاومة مضادات الميكروبات.

يواجه مديرو المختبرات متطلبات تنظيمية متزايدة (تصاريح) ويحتاجون أيضًا إلى معالجة العبء المالي على ميزانيات الرعاية الصحية ، والتعامل مع سير العمل المعقد بشكل متزايد مع قوة عاملة أصغر ، وفي كثير من الحالات ، عدد أقل من الفنيين المهرة.


5. الاستنتاجات

صفة مميزة تقنية أ
اختبار الكيمياء الحيوية وسائط كروموجينية مالدي TOF PCR المصفوفات الدقيقة للحمض النووي WGS
أ داخل كل صف ، يمثل + الأقل و ++++ الأكثر. (ب) من المستعمرات المعزولة سابقا.
حساسية ++ ++ +++ +++ +++ +++
النوعية ++ + +++ +++ +++ +++
كلفة ++ + ++ +++ ++++ ++++
تعقيد ++ + ++ ++ + ++++
الكشف المباشر من العينات السريرية لا نعم لا نعم نعم لا
وقت النتيجة (ح) 2–3 ب & GT16 0.2–3 ب 2 1 & GT24

يتم تحسين وتطوير تقنيات MALDI-TOF MS للسماح بالتطبيق المباشر لبعض العينات السريرية على لوحة تحليل MS ، مما يلغي الحاجة إلى الثقافة السابقة بين عشية وضحاها وتسريع عملية تحديد البكتيريا. هذه الطرق الجديدة موثوقة ، مع عينات بول يكون فيها مستوى الإصابة بين 1.5 × 10 5 و 5 × 10 6 الخلايا البكتيرية لكل مليلتر ، التي تحددها قياس التدفق الخلوي 44،45 ، ومع ذلك ، على الرغم من أن المقاييس واعدة ، مع تحديد & gt 85 ٪ من البكتيريا ، والوقت من استلام العينة إلى معرف البكتيريا منخفضًا يصل إلى ساعة واحدة ، لا يمكن التعرف على بعض البكتيريا بسهولة وقابلية التأثر لا يزال الاختبار يتطلب 18-24 ساعة. في المستقبل ، قد يصبح التعرف المباشر على البكتيريا باستخدام التصلب المتعدد من مجموعة واسعة من العينات حقيقة مرحب بها ، ومع ذلك ، فإن هذه التقنيات المباشرة لن تكون مناسبة لجميع البكتيريا والعينات السريرية ، لذلك ستظل الحاجة إلى الثقافة الليلية لبعض التطبيقات.

أحد التطبيقات التي يمكن استخدامها في جهاز نقطة الرعاية هو تصنيف البكتيريا بناءً على المركبات العضوية المتطايرة (VOCs) ، والتي تكون فريدة لكل جنس (أو نوع) ، باستخدام أغشية أسيتات السليلوز المشبعة بمستشعر الأس الهيدروجيني وبرنامج تطبيق للهاتف الذكي. باستخدام هذه الطريقة ، كان من الممكن التمييز بين السلالات المعزولة لأربع سلالات ممرضة من بكتيريا Enterobacteriaceae K. الرئوية ، Proteus vulgaris ، Proteus mirabilis ، و E. coli. 46

كما تم استخدام مجموعة مستشعرات لونية (CSA) للكشف عن المركبات العضوية المتطايرة: تم تحديد 15 من مسببات الأمراض البكتيرية المزروعة على أجار الدم ، مع حساسية 91 ٪ وخصوصية 99.4 ٪ ، في المتوسط ​​1.9 ساعة قبل اكتشاف المستعمرات عن طريق الفحص البصري. كما هو الحال مع الطريقة السابقة ، سيساعد الاختبار على الثقافات التي تحتوي على أكثر من مسببات الأمراض في تحديد مدى فائدة هذه الطريقة حتى إذا كان تحديد مسببات الأمراض الفردية في خليط متعدد الميكروبات غير ممكن ، فإن اكتشاف نمو البكتيريا قبل المستعمرات يكون مرئيًا سيكون مؤشرا مفيدا جدا للعدوى. 47

بدأت تطورات "Lab-on-a-chip" في التغلب على بعض العقبات التقنية والبيولوجية والكيميائية ، مما يوفر وعدًا مستقبليًا بتكنولوجيا الإلكترونيات الدقيقة والميكروفلويديك التي يمكن الوصول إليها عبر USB للتطبيقات السريرية ، بما في ذلك تحديد البكتيريا وقابليتها للإصابة. 48

في تقييم شامل لعشر تقنيات بديلة ، يُتوقع أن يكون لها تأثير كبير على الاستخدام المستقبلي للمضادات الحيوية ، ثبت أن تشخيصات نقاط الرعاية لديها القدرة على التأثير بشكل كبير على طلب العوامل المضادة للميكروبات. 49 يمكن أن يستفيد تحسين أنظمة العلاج المجتمعي ، وعادات الوصفات العقلانية وتقليل نفقات التجارب البحثية وأمبيرية من تشخيصات POC ، وبسبب حساسيتها العالية وخصوصياتها ، من المحتمل أن تكون الطرق الجزيئية هي التقنية المفضلة لمثل هذه POC.

في نهاية المطاف ، سوف تتحد الأساليب متعددة التخصصات ، بما في ذلك المواد الثورية سريعة الاستجابة ، والإلكترونيات ، والبيانات الضخمة ، والأنظمة المستقلة ، والتعلم الآلي ، والحوسبة الفائقة لتوفير حلول تشخيصية منقذة للحياة لأكبر تهديد للرعاية الصحية في المستقبل.


نظام تحديد الميكروبات MicroSEQ - يحقق التعرف الميكروبي الصحيح لأول مرة

يُعد نظام التعرف الميكروبي السريع التطبيقي ، المستخدم في أفضل شركات الأدوية في جميع أنحاء العالم ، مثاليًا للرصد البيئي ، والتحقيق في التلوث ، وتحليل السبب الجذري ، واختبار المواد الخام ، وتحديد الميكروبات في الجزيئات الصغيرة وتصنيع المستحضرات الصيدلانية الحيوية ، ومختبرات الخدمة. يجمع نظام MicroSEQ بين مزايا تقنيات تسلسل تفاعل البوليميراز المتسلسل (PCR) والحمض النووي (DNA) لتحقيق نتائج دقيقة للغاية.

نظام تسلسل الحمض النووي المقارن من الجيل التالي وعالي الإنتاجية لتحديد البكتيريا والفطريات

يستخدم نظام التعرف الميكروبي السريع MicroSEQ نهجًا عالي الدقة للتطور لتحديد الجراثيم بناءً على تسلسل جين 16S rRNA للبكتيريا أو منطقة D2 من الحمض النووي الريبوزومي للوحدة الفرعية الكبيرة للفطريات. تتم مقارنة التسلسلات الناتجة من العينات الميكروبية بالتسلسل في مجموعتنا المنسقة والتحقق من صحتها. يعتمد حل تحديد الجراثيم الوراثي لدينا على التحليلات الجزيئية القائمة على التسلسل للجينات الريبوزومية في البكتيريا والفطريات ويتوافق مع الأساليب التي أوصت بها الهيئات التنظيمية لتحديد التلوث بدقة.

مصممة لدعم المبادئ التوجيهية التنظيمية

تهدف إرشادات إدارة الغذاء والدواء إلى مساعدة الشركات المصنعة على تلبية المتطلبات الواردة في لوائح ممارسات التصنيع الجيدة الحالية للوكالة (2 لتر أجزاء من CFR 210 و 211) عند تصنيع الأدوية المعقمة والمنتجات البيولوجية باستخدام المعالجة المعقمة. في وثيقة التوجيه "المنتجات الدوائية المعقمة التي تنتجها المعالجة المعقمة - ممارسات التصنيع الجيدة الحالية" أكتوبر 2004 ، تحدد إدارة الغذاء والدواء (FDA) بوضوح طرق النمط الجيني لتحديد الميكروبات لتكون أكثر دقة ودقة من التقنيات التقليدية الكيميائية الحيوية والنمط الظاهري ، فلماذا تستقر على أقل؟

"لقد ثبت أن طرق التنميط الجيني أكثر دقة ودقة من التقنيات التقليدية البيوكيميائية والظاهرة. هذه الطرق ذات قيمة خاصة للتحقيقات في حالات الفشل (على سبيل المثال ، تلوث وسط اختبار العقم لملء التلوث). " (إدارة الأغذية والعقاقير (2004) ، المنتجات الدوائية المعقمة التي تنتجها المعالجة المعقمة - ممارسات التصنيع الجيدة الحالية ، ص .35)

تم تصميم نظام معرف MicroSEQ لدعم إرشادات التأهيل الموصى بها من:

  • المؤتمر الدولي للمواءمة (ICH)
  • دستور الأدوية الأمريكي (USP)
  • دستور الأدوية الأوروبي (EUP)
  • دستور الأدوية الياباني (JP)

احصل على نتائج قابلة للتنفيذ في أقل من 5 ساعات

باستخدام نظام التعرف الميكروبي السريع MicroSEQ ، يمكن التعرف على البكتيريا والفطريات في أقل من خمس ساعات ، باستخدام سير عمل منطقي يتطلب الحد الأدنى من الوقت العملي. يتم استخدام إجراء واحد موحد لتحديد العزلات البكتيرية والفطرية.

تنمو الثقافة

استخراج الحمض النووي

أداء PCR

تسلسل الحمض النووي

التعرف على الكائن الحي

  • النمو في الوسط الصلب والسائل (الثقافة النقية)
  • جدار الخلية Lyses لفضح واستخراج الحمض النووي
  • تضخيم الحمض النووي عبر PCR
  • عملية تستغرق 30 دقيقة
  • تسلسل الحمض النووي عن طريق تقسيم الأجزاء
  • عملية 60 دقيقة
  • قم بإجراء الرحلان الكهربائي لسحب الأجزاء المميزة بعلامات من خلال النظام
  • قارن التسلسل بالمكتبة لتحديد الهوية

شاهد مقطع الفيديو الإرشادي الذي يوفر إرشادات خطوة بخطوة بدءًا من تحضير العينة وحتى تحليل البيانات. يأخذك عبر البروتوكول المبسط للتعرف على الميكروبات في نفس اليوم.


19.2 ز: التعرف السريع على الكائنات الحية الدقيقة - علم الأحياء

مختبر رئيسي للولاية لبيولوجيا الغشاء ، كلية الطب ، جامعة تسينغهوا ، بكين 100084 ، الصين
بريد الالكتروني: [email protected]

(ب) المركز الوطني للبحوث الهندسية لتكنولوجيا بكين الحيوية ، بيجين 102206 ، الصين

ج مركز الابتكار التعاوني لتشخيص وعلاج الأمراض المعدية ، هانغتشو 310003 ، الصين

الملخص

قد تسبب العدوى البكتيرية أمراضًا خطيرة مثل السل والإنتان والتهاب الكلية والتهاب المثانة. يعد الاكتشاف السريع والحساس للبكتيريا شرطًا أساسيًا لعلاج هذه الأمراض. المعيار الذهبي الحالي لتحديد البكتيريا هو الثقافة البكتريولوجية. ومع ذلك ، فإن التعريف المستند إلى الثقافة يستغرق من 3 إلى 7 أيام ، وهو أمر شاق ويستغرق وقتًا طويلاً. في هذه الدراسة ، تم تخصيب البكتيريا الموجودة في عينات البول باستخدام ماصة محمولة تعتمد على المرشح. بعد ذلك ، تم إنشاء شريحة طرد مركزي لاكتشاف العديد من البكتيريا المسببة للأمراض من عينات البول من خلال دمج استخراج الحمض النووي وتضخيم البوليميراز المعاد تجميعه (RPA) واكتشاف الفلورسنت معًا. أدى هذا إلى القضاء على خطوة الزراعة التي تستغرق وقتًا طويلاً ، وبالتالي تسريع تشخيص التهابات المسالك البولية (UTIs). تم الكشف في هذه الدراسة عن الجراثيم الخمسة الرئيسية الممرضة في عدوى المسالك البولية ، وهي: الإشريكية القولونية, المتقلبة الرائعة, الزائفة الزنجارية, المكورات العنقودية الذهبية و السالمونيلا تيفيموريوم. الإشريكية القولونية, المتقلبة الرائعة, الزائفة الزنجارية و المكورات العنقودية الذهبية تم اكتشافه بنجاح مع حدود الكشف عن 100 CFU mL −1 من عينات البول خلال 40 دقيقة. السالمونيلا تيفيموريوم تم اكتشافه بنجاح مع حد الكشف عن 1000 CFU mL −1 من عينات البول. إن الكشف عن البكتيريا المعتمد على الرقائق المقترحة في هذه الدراسة هو أداة واعدة لتحديد دقيق ودقيق ومتعدد الإرسال للبكتيريا في عينات البول السريرية من عدوى المسالك البولية وبيلة ​​جرثومية.


بيولوجيا أنظمة البكتيريا

5.3 أشجار القرار

تتشابه أشجار القرار بصريًا مع التمثيل الرسومي لـ HMMs ، ولكنها تعمل وفقًا لمبادئ مختلفة تمامًا. شجرة القرار هي نوع من المصنفات ، والتي تأخذ مجموعة من المدخلات التي تصف عناصر البيانات الفردية ، وتصنف كل عنصر في واحدة من مجموعة من الفئات. يتم تدريب خوارزميات شجرة القرار باستخدام مجموعة من أمثلة المدخلات ، كل منها مُسمى بالفئة التي تنتمي إليها. تقوم الخوارزميات بفحص بيانات الإدخال لتحديد المتغير الأفضل الذي يميز بين الفئات ، وأي قيم لهذا المتغير مفيدة. هذا المتغير يشكل جذر الشجرة. يتم فحص المتغيرات المتبقية للمتغير التالي الأكثر إفادة ، والذي يولد المستوى الثاني من الشجرة. تستمر العملية حتى يتم تحقيق أقصى فصل بين فئات المخرجات. لن يتم تضمين جميع متغيرات الإدخال في الشجرة ، لذلك توفر أشجار القرار أيضًا وسيلة لاختيار الميزة.

على سبيل المثال ، استخدم (Dieckmann and Malorny، 2011) شجرة قرار لتصنيف serovars من السالمونيلا المعوية subsp. المعوية باستخدام البيانات من MALDI-TOF MS. يتم إعادة رسم جزء من الشجرة الناتجة أدناه (الشكل 2.8).

الشكل 2.8. شجرة قرار لتصنيف السالمونيلا المعوية subsp. المعوية السيروفار. تم إنشاء بيانات الإدخال باستخدام MALDI-TOF MS. يظهر جزء فقط من الشجرة.

أعيد رسمها من Dieckmann and Malorny (2011).

هناك العديد من خوارزميات شجرة القرار ، كل منها يستخدم طرقًا مختلفة لتحديد المتغيرات الإعلامية. تعد C4.5 واحدة من أكثر الخوارزميات استخدامًا (كوينلان ، 1993). يتوفر C4.5 مجانًا ، على الرغم من أنه لم يعد مدعومًا. يتوفر خليفة C4.5 ، C5.0 فقط ككود مصدر ، الأمر الذي يتطلب مترجمًا للغة C ، وبالتالي يصعب الوصول إليه من قبل المستخدم العادي.

تستخدم خوارزمية C4.5 مقياسًا يسمى الإنتروبيا ، وهو مشتق من نظرية المعلومات (شانون ، 1948). كان كلود شانون عالم رياضيات ومهندسًا كهربائيًا أمريكيًا عمل في نظرية الاتصالات. من بين العديد من الإنجازات الأخرى ، أنتج مجموعة من المقاييس المستخدمة على نطاق واسع في العديد من المجالات المختلفة. أحد هذه المقاييس هو الإنتروبيا ، وهو في الأساس مقياس لعشوائية النظام (الشكل 2.9). Entropy هو العدد المتوقع من البتات المطلوبة لتشفير الفئات ، C1 مسخ2، لعضو مرسوم عشوائيًا من إشارة ، س، تحت الرمز الأمثل والأقصر طولًا:

الشكل 2.9. تزداد إنتروبيا السكان مع نسبة الإيجابيات ، حتى 50٪ ، ثم تنخفض بسلاسة.

أين صC1 هي نسبة س وجود نوع C.1، و صC2 هي نسبة النوع C2 (الشكل 2.9). قيمة المعلومات للمتغير ، أ، يتم حسابها على أساسها كسب المعلومات: التخفيض المتوقع في الانتروبيا بسبب الفرز أ.

في كل تكرار للخوارزمية ، يتم حساب اكتساب المعلومات لكل متغير أ بدوره ، ويتم تحديد المتغير الذي يوفر أقصى قدر من المعلومات كأفضل سمة قرار لتلك العقدة. لكل قيمة أ، يتم إنشاء عقدة فرعية جديدة ، ويتم فرز أمثلة التدريب على العقد. إذا تم فرز أمثلة التدريب تمامًا ، تنتهي الخوارزمية وإلا فسيتم تنفيذ نفس الإجراء لكل من العقد الجديدة.

تتمتع خوارزمية C4.5 بميزة إنتاج تصنيف واحد لكل عنصر بيانات ، وبسبب أساسها الإحصائي ، فهي قوية نسبيًا للبيانات الصاخبة. تميل إلى إنتاج أشجار قصيرة ، مع اكتساب معلومات عالية بالقرب من الجذر ، وهي خاصية مرغوبة بشكل عام. تنفذ أشجار القرار أيضًا شكلاً من أشكال اختيار الميزات ، حيث يتم تضمين المتغيرات الأكثر إفادة فقط في الشجرة. من وجهة نظر عملية ، الخوارزمية سهلة الاستخدام ، بمجرد إعداد البيانات المطلوبة ، وتنتج نتائج يسهل فهمها. تشمل خوارزميات شجرة القرار الأخرى المستخدمة على نطاق واسع كاشف التفاعل الأوتوماتيكي مربع كاي (كاس ، 1980) ، وخطوط الانحدار التكيفي متعدد المتغيرات (فريدمان ، 1991).

تعد أشجار القرار مفيدة للبيانات حيث تكون متغيرات الإدخال إما مستمرة أو فئوية ، والمخرجات فئوية. لديهم ميزة القدرة على تصنيف البيانات إلى أي فئة من الفئات المتعددة ، لكنها تتطلب كمية كبيرة نسبيًا من البيانات. يمكن تحويل أشجار القرار إلى مجموعات من القواعد ، والتي يمكن بعد ذلك دمجها في برامج الكمبيوتر ، مما يسمح بالتطبيق الآلي لشجرة القرار المدربة على البيانات الجديدة عند إنشائها.

تم استخدام أشجار القرار على نطاق واسع في أبحاث علم الأحياء الدقيقة ، في مجالات مثل تحديد الميكروبات (Rattray وآخرون.، 1999 فرديناند وآخرون.، 2004 Dieckmann and Malorny ، 2011) ، تحديد مجموعة النشوء والتطور الإشريكية القولونية (كليرمونت وآخرون.، 2000) ، شرح وظيفي للبروتين (Azé وآخرون.، 2007) ، تصنيف النمط الظاهري التنظيمي (باكمان وآخرون.، 2009) ، والرصد البيئي وتتبع مصدر الميكروبات المهمة طبيا (Lyautey وآخرون.، 2007 ، 2010 Ballesté وآخرون.، 2010) وفهم التحكم في النسخ (Singh وآخرون.، 2005 نانابانيني وآخرون., 2012 ).


شاهد الفيديو: تنوع الكائنات الحية الدقيقة (كانون الثاني 2022).