梅里埃質(zhì)譜建庫規(guī)則

1、數(shù)據(jù)庫及算法的構(gòu)建思路,裴子建 2016年1月19日,梅里埃Vitek MS數(shù)據(jù)庫構(gòu)建的獨(dú)特概念,基于種群,基于菌株,以種群代表的種屬 可發(fā)現(xiàn)種屬特異性的特點(diǎn) 需要許多參考菌株,以個(gè)別菌株代表的種屬 快速構(gòu)建數(shù)據(jù)庫 不需代表典型菌株,3,質(zhì)數(shù)據(jù)庫構(gòu)建思路,明顯，穩(wěn)定數(shù)據(jù)庫,1046 菌種 13,790以上 分離株 (數(shù)據(jù)庫里的菌株) 29,873 以上圖譜 平均每個(gè)菌種有18菌株 平均每個(gè)菌種有40個(gè)圖譜,1,500 菌種 9,620分離株 (數(shù)據(jù)庫里的菌株) 18,808 圖譜 平均每個(gè)菌種有8菌株 平均每個(gè)菌種有16個(gè)圖譜,VITEK MS IVD 56 菌種 25 菌株 25 菌種 10

2、0 菌株 金黃色釀膿葡萄球菌 (S aureus) : 328株 大腸埃希氏菌 (E coli) : 475株 白念珠菌 (C albicans) : 133株 肺炎鏈球菌 (S pneumoniae) : 306株,5,VITEK MS IVD 臨床數(shù)據(jù)庫與算法 Advanced Spectra Classifier,6,專家圖譜鑒別器(ASC),分析原理 權(quán)重矩陣分析 ASC的使用： 建立數(shù)據(jù)庫 鑒定樣本的圖譜 特點(diǎn)： 沒有圖譜比較 軟件里沒有內(nèi)建圖譜, 只有分析蛋白矩陣&重量 計(jì)算時(shí)間更快,14,7,每一個(gè)專家圖譜鑒別器包含兩個(gè)部分 菌種特定權(quán)重矩陣 菌種特定的分析功能:計(jì)算分析樣本與權(quán)

3、重矩陣的 相似百分比,專家圖譜鑒別器(ASC),8,菌株庫建立原理質(zhì)量區(qū)間分布,頂峰,1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 . . 1298 1299 1300,區(qū)間,1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 ,S1 S2 S3,S1 S2 S3,1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 ,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,顯示 / 未顯示,9,菌株庫權(quán)重矩陣發(fā)展,1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1300,S pneumoniae (306 isolates),+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,1 2

4、 3 4 5 6 7 8 9 10 1300,E coli (475 isolates),+,+,+,+,+,+,+,+,+,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,+,1 2 3 4 306,1 2 3 4 475,肺炎鏈球菌,大腸桿菌,10,S. pneumoniae,S. pneumoniae,S. aureus,C. freundii,Bin 1,Bin 2,Bin 3,Bin 5,Bin 4,. Bin 1300,0,+20,0,+4,-15,- 3,S pneumoniae,權(quán)重矩陣發(fā)展,= 加權(quán)每個(gè)區(qū)間分析: + : 高度種屬特異性(+15,20. ) + :

5、 中度種屬特異性 (+3, +4.) - : 缺乏頂峰(-3, -4.) - : 缺乏頂峰且出現(xiàn)其他種屬重要識別頂峰 (-15),肺炎鏈球菌,金黃色葡萄球菌,弗勞地枸櫞酸鹽桿菌,肺炎鏈球菌,11,區(qū)間矩陣發(fā)展,VITEK MS系統(tǒng)的權(quán)重矩陣 合適于更新每一種屬的更新 專利設(shè)計(jì): EP11306609.6 (Normalization), EP11306610.4 (Binning),12,圖譜數(shù)據(jù)分析的流程,原始圖譜,進(jìn)行中的圖譜,去除背景干擾,頂峰偵測,頂峰的列表,Kratos pre-processing,bMx algorithm,套用適合矩陣,List of peaks (mass a

6、ligned),分類,Escherichia coli (99.9%),鑒定,單一選擇,23,13,使用權(quán)重分析樣本圖譜,原始頂峰,1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 . . 1298 1299 1300,區(qū)間,1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 ,+,+,+,+,+,+,+,+,記錄頂峰有無,計(jì)算權(quán)重分?jǐn)?shù),14,運(yùn)用權(quán)重矩陣執(zhí)行樣本分析,1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 ,+,+,+,+,+,+,+,+,-1.2,-3.4,+1.1,0.3,-0.6,+2.1,0.9,17,定義階段,定義階段將分析結(jié)果 依據(jù)五個(gè)參數(shù)執(zhí)行定義 分?jǐn)?shù)閾值( 最高分?jǐn)?shù)*0.7) 可能性閾值(必

7、須60%) 可能性限制*(必須最高可能性x0.7) 低鑒別力的最高分?jǐn)?shù)為4 Score tolerance* (must be Highest Value 0.7) Probability threshold (must be 60%) Probability tolerance* (must be Highest Value x 0.7) Maximum number of low discrimination = 4,26,* eliminates classes with lower score or probability: “too far from the best”,18,定義范

8、例,27,2.1,1.1,1.9,19,28,運(yùn)用權(quán)重矩陣分析,計(jì)算所有 種屬的權(quán)重分析分?jǐn)?shù),轉(zhuǎn)換權(quán)重分析至信賴值,導(dǎo)出最正確鑒定結(jié)果,從樣本上機(jī)后全自動分析,結(jié)果的生成,20,于Myla軟件中顯示結(jié)果,21,結(jié)果簡明友好,單一結(jié)果, 與菌株庫單一高級圖譜鑒別器吻合 低鑒別率, 與23個(gè)高級圖譜鑒別器吻合 無吻合結(jié)果顯示,22,權(quán)重矩陣的鑒定優(yōu)勢,J. Clin. Microbiol. 2013, 51(7):2225. DOI,Vitek MS的權(quán)重矩陣分析可有效幫助區(qū)分,具有相似蛋白圖譜的菌種. Vitek MS可有效的幫助區(qū)別肺炎鏈球菌與緩癥鏈球菌,并且這是只用圖譜比對的其他質(zhì)譜廠家所無

9、法分析的. 許多文獻(xiàn)已證實(shí),特別是在鏈球菌的區(qū)分上Vitek MS具有最好的表現(xiàn).J. Clin. Microbiol. 50:28632867.,23,Vitek MS V3 菌株庫更新,1046 個(gè)菌種 （包括882個(gè)細(xì)菌，164個(gè)真菌） 913 個(gè)ASC classes （756個(gè)細(xì)菌，157個(gè)真菌） 242個(gè)新的細(xì)菌 ，55個(gè)新的真菌，包括： 38 個(gè)分枝桿菌 14 個(gè)諾卡菌 55 個(gè)霉菌,12篇SCI文章,北京協(xié)和醫(yī)院 解放軍總醫(yī)院 復(fù)旦大學(xué)附屬中山醫(yī)院 安徽醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院 廣東醫(yī)科大學(xué)福田醫(yī)院 中國人民解放軍烏魯木齊總醫(yī)院 南京醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院 南京軍區(qū)南京總醫(yī)院 南方醫(yī)

10、科大學(xué)珠江醫(yī)院 第四軍醫(yī)科大學(xué)西京醫(yī)院 香港瑪麗醫(yī)院,25,譜庫無額外收費(fèi),26,樣品的圖譜,數(shù)據(jù)庫的圖譜,完美相配： 頂峰沒有差距,非完美相配： 頂峰間有一點(diǎn)差距,27,Source: ASM 2012 WS-19, June 16 2012,28,提供單選鑒定結(jié) 適合常規(guī)臨床使用,一個(gè)樣本提供10個(gè)不同鑒定結(jié)果 用戶要自己選！,基質(zhì)輔助激光解吸電離飛行時(shí)間質(zhì)譜,真空：機(jī)械泵+分子渦輪泵,真空：機(jī)械泵+分子渦輪泵,Sample target,Ion optics,Linear detector,Laser,MALDI-TOF MALDI: 線性工作原理,Mix matrix & sample

11、 on target Fire laser at matrix/sample Ionize sample (solid to gas phase) Accelerate / extract ions Separate ions in analyzer Record spectrum at detector,Time of flight (TOF) mass analyzer (field free),0,20,40,60,80,100,10000,20000,30000,40000,m/z,+ve mode M+H+ ions,分辨率：真空飛行管的長度,MALDI-TOF MALDI: 反射工

12、作原理,分辨率：真空飛行管的長度,離子從同一點(diǎn)出發(fā),經(jīng)過相同距離 離子具有相同的初始能量 由于m/z的不同而具有不同的速度 離子到達(dá)檢測器的時(shí)間與速度成反比,要點(diǎn),“發(fā)明了對生物大分子進(jìn)行確認(rèn)和結(jié)構(gòu)分析的方法”和“發(fā)明了對生物大分子的質(zhì)譜分析法”,美國科學(xué)家約翰芬恩 日本科學(xué)家田中耕一,Fenn博士獲得了Nobel化學(xué)獎，他發(fā)明的革命性技術(shù)可以使研究者以前所未有的精確度檢測和表征如蛋白質(zhì)這樣的生物大分子。該技術(shù)被稱為電噴霧電離（electrospray ionization）。,Kratos Analytical Ltd is registered in England with company number 563161. Registered Offices Wharfsid