Аннотация
Цель исследования: провести сравнительный анализ результатов видовой идентификации нетуберкулезных микобактерий, полученных разными методами – MALDI-TOF масс-спектрометрии и полногеномного секвенирования на платформе NGS (WGS).
Материалы и методы: изоляты нетуберкулезных микобактерий (НТМ) выделены из образцов клинического материала, полученного от 94 пациентов, проходивших дифференциальную диагностику туберкулеза и других заболеваний органов дыхания в ФГБУ «НМИЦ ФПИ» Минздрава России. Культуральное исследование и пробоподготовка
проводились согласно стандартным методикам. Видовую идентификацию изолятов НТМ проводили с помощью методов MALDI-TOF масс-спектрометрии, с помощью нализатора Microflex LT (Bruker Daltonics, Германия) и WGS на приборе MGISEQ-200RS (BGI, Китай) согласно инструкциям производителей. Обработка данных секвенирования проводилась пакетом программ – basecalling, FastQC, FastP, Kraken2, BWA MEM, Samtools, Snippy, snpEff, Clustal Omega, iTOL.
Заключение. Полное совпадение результатов видовой идентификации НТМ методами MALDI-TOF масс-спектрометрии и WGS было выявлено для 88 из 94 изолятов. Расхождение при видовой идентификации НТМ методом MALDI-TOF масс-спектрометрии в сравнении с методом секвенирования, как «золотого» стандарта низкая и составила 6,38%
Annotation
Objective: comparatively analyze the results of species identification of nontuberculosis mycobacteria obtained by different methods — MALDI-TOF mass spectrometry and whole-genome sequencing on the NGS (WGS) platform.
Materials and methods: isolates of nontuberculosis mycobacteria (NTM) were isolated from samples of clinical material obtained from 94 patients undergoing differential diagnosis of tuberculosis and other respiratory diseases in FGBU “NMRC FPI” of the Ministry of Health of the Russian Federation. Culture and sample preparation were performed according to standard methods. Species identification of NTM isolates was performed by MALDI-TOF mass spectrometry, using Microflex LT (Bruker Daltonics, Germany) and WGS on MGISEQ-200RS (BGI, China) according to the manufacturer’s instructions. Sequencing data processing was performed with a package of programs — basecalling, FastQC, FastP, Kraken2, BWA MEM, Samtools, Snippy, snpEff, Clustal Omega, iTOL.
Conclusion. Complete concordance of NTM species identification by MALDI-TOF mass spectrometry and WGS was found for 88 out of 94 isolates. The discrepancy in NTM species identification by MALDI-TOF mass spectrometry compared to sequencing as the “gold” standard is low and amounted to 6.38%
Список литературы
Л И Т Е РАТ У РА
1. Лямин А.В., Жестков А.В., Исматуллин Д.Д., Ковалев А.М.. Ла-
бораторная диагностика микобактериозов. Вестник современ-
ной клинической медицины. 2017; 10; 1: 29-35. DOI 10.20969/
VSKM.2017.10(1).29-35. EDN XWZECX
2. Ndanga MED, Abdul JBPAA, Edoa JR, Ibinda GARM, Adegbite BR,
Mevyann RC, Biyogho CM, Mahoumbou J, Manguinga S, Roguet NM,
Lell B, Kremsner PG, Alabi AS, Grobusch MP, Adegnika AA. Species
identification and drug susceptibility testing of non-tuberculous mycobacteria
by Line Probe Assay in Lambaréné, Gabon-a cross-sectional
study. BMC Infect Dis. 2023; 3; 23(1): 651. doi: 10.1186/s12879-023-
08617-x. PMID: 37789292; PMCID: PMC10548664.
3. Фазылов В.Х., Петров И.В., Петрова Л.В., Петрова Ф.С., Амиро-
ва Т.Х. Проблемы лабораторной диагностики и идентификации
видов микобактерий. Инфекционные болезни: новости, мнения,
обучение. 2021; 10; 3: 118-126. DOI: https://doi.org/10.33029/2305-
3496-2021-10-3-118-126
4. Лямин А.В., Исматуллин Д.Д., Жестков А.В., Ковалев А.М., Ба-
рышникова Л.А., Неняйкин С.С. Сравнительный анализ методов
идентификации нетуберкулезных микобактерий, выделенных из
клинического материала. Инфекция и иммунитет. 2017; 7; 3: 285-
291. doi: 10.15789/2220-7619-2017-3-285-291
5. Современная таксономия и классификация бактерий. https://www.
slideshare.net/slideshow/modern-taxonomy-and-classification-ofbacteria-
rus/203538186
6. Shin J. I., Shin S. J., Shin M. K. Differential genotyping of Mycobacterium
avium complex and its implications in clinical and environmental
epidemiology. Microorganisms. 2020; 8; 1: 98.
7. Клинические рекомендации туберкулез у взрослых, 2024. https://
cr.minzdrav.gov.ru/recomend/16_3
8. Robinson KM, Hawkins AS, Santana-Cruz I, Adkins RS, Shetty AC,
Nagaraj S, Sadzewicz L, Tallon LJ, Rasko DA, Fraser CM, Mahurkar
A, Silva JC, Dunning Hotopp JC. 2017. Aligner optimization increases
accuracy and decreases compute times in multi-species sequence data.
Microbial Genomics 3
9. Hasan NA, Norton GJ, Virdi R, Epperson LE, Vang CK, Hellbusch B,
Bai X, Chan ED, Strong M, Honda JR. Measurable genomic changes in
Mycobacterium avium subsp. Hominissuis after long-term adaptation
in Acanthamoeba enticulate and reduced persistence in macrophages.
J Bacteriol. 2021; 15; 203(6): e00257-20. Doi: 10.1128/JB.00257-20.
Epub 2021 Jan 11. PMID: 33431432; PMCID: PMC8095452
10. Nakanaga K., Sekizuka T., Fukano H., Sakakibara Y., Takeuchi F.,
Wada S. et al. Discrimination of Mycobacterium abscessus subsp.
Massiliense from Mycobacterium abscessus subsp. Abscessus in clinical
isolates by multiplex PCR. J. Clin. Microbiol. 2014; 52(1): 251-
259. Doi: 10.1128/JCM.01327-13.
11. Buchan B. W. Et al. Comparison of MALDI-TOF MS with HPLC and
nucleic acid sequencing for the identification of Mycobacterium species
in cultures using solid medium and broth. American journal of
clinical pathology. 2014; 141; 1: 25-34.
12. Rodriguez‐Temporal D. et al. Impact of updating the MALDI‐TOF MS
database on the identification of nontuberculous mycobacteria. Journal
of Mass Spectrometry. 2017; 52;. 9: 597-602.
13. Патель Р. MALDI-TOFF-масс-спектрометрия: трансформативная
протеомика для клинической микробиологии. Клиническая лабо-
раторная диагностика. 2014; 11: 8-10.
14. Останкова Ю.В., Семенов А. В., Зуева Е. В., Вашукова М. А., Тото-
лян А. А. Идентификация Stenotrophomonas maltophilia с использо-
ванием методов прямого секвенирования 16s рРНК и MALDI-ToF
масс-спектрометрии. Клиническая лабораторная диагностика.
2017; 62; 3: 165-170. doi: 10.18821/0869-2084-2017-62-3-165-170
R E F E R E NC E S
1. Lyamin A.V., Zhestkov A.V., Ismatullin D.D., Kovalev A.M. Laboratory
diagnostics of mycobacterioses. Vestnik sovremennoy klinicheskoy
meditsiny. 2017; 10; 1: 29-35. DOI 10.20969/VSKM.2017.10(1).29-
35. EDN XWZECX (in Russian)
2. Ndanga MED, Abdul JBPAA, Edoa JR, Ibinda GARM, Adegbite BR,
Mevyann RC, Biyogho CM, Mahoumbou J, Manguinga S, Roguet NM,
Lell B, Kremsner PG, Alabi AS, Grobusch MP, Adegnika AA. Species
identification and drug susceptibility testing of non-tuberculous mycobacteria
by Line Probe Assay in Lambaréné, Gabon-a cross-sectional
study. BMC Infect Dis. 2023; 3; 23(1): 651. doi: 10.1186/s12879-023-
08617-x. PMID: 37789292; PMCID: PMC10548664.
3. Fazylov V.H., Petrov I.V., Petrova L.V., Petrova F.S., Amirova T.H.
Problems of laboratory diagnostics and identification of mycobacterium
species.Infektsionnye bolezni: novosti, mneniya, obuchenie. 2021; 10;
3: 118-126. DOI: https://doi.org/10.33029/2305-3496-2021-10-3-118-
126 (in Russian)
4. Lyamin A.V., Ismatullin D.D., Zhestkov A.V., Kovalev A.M., Baryshnikova
L.A., Nenyaykin S.S. Comparative analysis of methods for
identifying non-tuberculous mycobacteria isolated from clinical material.
Infektsiya i immunitet. 2017; 7; 3: 285-291. doi: 10.15789/2220-
7619-2017-3-285-291. (in Russian)
5. Modern taxonomy and classification of bacteria. https://www.slideshare.
net/slideshow/modern-taxonomy-and-classification-of-bacteriarus/
203538186 (in Russian)
6. Shin J. I., Shin S. J., Shin M. K. Differential genotyping of Mycobacterium
avium complex and its implications in clinical and environmental
epidemiology. Microorganisms. 2020; 8; 1: 98.
7. Clinical recommendations tuberculosis in adults, 2024 https://
cr.minzdrav.gov.ru/recomend/16_3 (in Russian)
8. Robinson KM, Hawkins AS, Santana-Cruz I, Adkins RS, Shetty AC,
Nagaraj S, Sadzewicz L, Tallon LJ, Rasko DA, Fraser CM, Mahurkar
A, Silva JC, Dunning Hotopp JC. 2017. Aligner optimization increases
accuracy and decreases compute times in multi-species sequence data.
Microbial Genomics 3
9. Hasan NA, Norton GJ, Virdi R, Epperson LE, Vang CK, Hellbusch
B, Bai X, Chan ED, Strong M, Honda JR. Measurable genomic
changes in Mycobacterium avium subsp. Hominissuis after longterm
adaptation in Acanthamoeba enticulate and reduced persistence
in macrophages. J Bacteriol. 2021; 15; 203(6): e00257-20. Doi:
10.1128/JB.00257-20. Epub 2021 Jan 11. PMID: 33431432; PMCID:
PMC8095452
10. Nakanaga K., Sekizuka T., Fukano H., Sakakibara Y., Takeuchi F.,
Wada S. et al. Discrimination of Mycobacterium abscessus subsp.
Massiliense from Mycobacterium abscessus subsp. Abscessus in clinical
isolates by multiplex PCR. J. Clin. Microbiol. 2014; 52(1): 251-
259. Doi: 10.1128/JCM.01327-13.
11. Buchan B. W. Et al. Comparison of MALDI-TOF MS with HPLC and
nucleic acid sequencing for the identification of Mycobacterium species
in cultures using solid medium and broth. American journal of
clinical pathology. 2014; 141; 1: 25-34.
12. Rodriguez‐Temporal D. et al. Impact of updating the MALDI‐TOF MS
database on the identification of nontuberculous mycobacteria. Journal
of Mass Spectrometry. 2017; 52;. 9: 597-602.
13. Patel R. MALDI-TOF-mass spectrometry: transformative proteomics
for clinical microbiology. Klinicheskaya laboratornaya diagnostika.
2014; 11: 8-10. (in Russian)
14. Ostankova Y.V., Semyonov A. V., Zueva E. V., Vashukova MA,
Totolyan AA Identification of Stenotrophomonas maltophilia using
direct sequencing of 16s rRNA and MALDI-ToF mass spectrometry.
Klinicheskaya laboratornaya diagnostika. 2017; 62; 3: 165-170. doi:
10.18821/0869-2084-2017-62-3-165-170 (in Russian)