[发明专利]用于识别样品的方法和设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种识别未知组成或类型的样品的方法，尤其(但并非唯一地)是微生物如细菌或真菌菌落。本发明还涉及一种用于识别样品如微生物有机体的设备。

背景技术

已开发了用于分析和识别微生物有机体如细菌或真菌菌落的各种不同技术。例如，菌种保藏技术已经建立了许多年。在此，将有待识别/分析的材料的一个样品保藏并且然后培养该样品以生长一个然后可以例如用显微镜进行分析的菌种。该技术是缓慢的(它花费至少几个小时并且可能花费数天)并且可能遗漏许多类型的细菌。

用于微生物分析的第二种技术是所谓的聚合酶链式反应(PCR)。该方法将一个DNA链的特定区域放大。微生物学上的PCR诊断是基于借助特定基因识别的传染因子检测以及从病原菌株中非病原形式的辨别。

用于微生物分析和识别的一种另外的技术使用具有一个基质辅助激光解吸电离(MALDI)源的一种飞行时间(TOF)质谱仪。该MALDI技术是在1980年代后期开发的并且它由岛津公司(Shimadzu Corporation)的田中(Tanaka)应用于生物大分子的分析在2002年获得了诺贝尔化学奖。这些原理的早期描述可以在K.Tanaka等人，质谱学快讯(Rapid Communications in Mass Spectrometry)，1988年，第2卷，第151页中找到。使用该技术，可以产生可重现的、种特异性的谱图，并且用于识别在物种水平上的微生物。

已经使用该MALDI TOF技术识别了广谱的有机体，包括革兰氏阳性和革兰氏阴性的细菌、诺卡氏菌属、分枝杆菌、酵母菌和霉菌。该技术是相对快的(当然是与菌种保藏技术相比)，具有最小的消耗成本，并且提供与基因组测序可相比较的准确度。该MALDI TOF技术的另外的讨论可以在Seng P.、M.Drancourt、F.Gouriet、B.La Scola、P.E.Fournier、J.M.Rolain、和D.Raoult的“细菌学上正在进行的变革：通过基质辅助激光解析电离飞行时间质谱仪的细菌的常规识别(Ongoing Revolution in Bacteriology:Routine Identification of Bacteria by Matrix-Assisted Laser Desorption Ionization Time of Flight Mass Spectrometry)”，临床感染性疾病杂志(Clin.Infect.Dis.)，2009年8月15日，第49卷，第4期，第552页和第553页；还可以参见http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/19583519。

对于相同细菌(在这种情况下，大肠杆菌(atcc 33694))，使用该MALDI TOF质谱技术，由三个不同研究所获得的质谱在美国化学学会期刊的质谱法，2005年4月，第16卷，第4期，第456页至第462页，Wunschel等人的一篇文章(http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1044030504008220)中示出。在该Wunschel等人的论文中示出的每个质谱表示一个50次发射的平均谱。该Wunschel等人的论文还示出来自由该三个不同研究所获得的三个质谱中的质谱的产生的生物指纹。这些指纹通过例如去除基线噪声将该质谱简化。在该Wunschel的论文的指纹中，横(x)轴表示质荷比(m/z)，同时纵(y)轴表示这些峰的相对强度。

同时在Wunschel等人的论文中可以看出，明显地在这三个指纹之间存在相同的峰(具体地，该大峰为约m/z＝7,000并且一些更小的峰似乎对应约m/z＝9,500)，同样地存在仅在这三个指纹中的一个或其他中出现的许多峰。由于这些指纹本身已经从标称上相同的微生物材料产生，识别的准确度(通过这些指纹与一个此类指纹的库的比较)与该测量的指纹与所分析的微生物的数据库中的指纹的对应程度直接相关。

在Wunschel等人的论文中在这三个指纹之间的偏差的部分原因是当前使用的MALDI TOF质谱技术产生非常低的分辨率的指纹，尽管具有良好的灵敏度和相对低的成本。在细菌识别中，检测细菌来源的200个以上的峰，但可能仅这些中的四分之一与一种特定种类相关(即，对该特定种类是特异的)并且因此可以用于识别该种类或将该种类与其他区分。