Identification Analysis of Lactobacillus Species/Strains Using IRXross

Význam tématu

Určení bakteriálních druhů a kmenů je klíčové v klinickém výzkumu i potravinářské kontrole. Tradiční metody jako PCR nebo PFGE vyžadují složité přípravy vzorků a delší dobu analýzy. Využití FTIR s difuzní reflektancí nabízí rychlejší a jednodušší přístup ke spolehlivé identifikaci bakterií.

Cíle a přehled studie

Cílem bylo demonstrovat schopnost spektrometru IRXross ve spojení s difuzně reflektančním příslušenstvím a mikropaticí určit rod Lactobacillus na úrovni druhu a kmene. Testováno bylo sedm standardizovaných kmenů kultivovaných za stejných podmínek.

Použitá metodika

Vzorky byly připraveny tak, že se do roztoku vody a ethanolu přidaly kmeny lactobacilů, následovalo mechanické narušení buněk a nanesení na mikropatici. Spektra byla akumulována s rozlišením 4 cm-1 a 20 skeny při nitrogenové purži, výsledek zpracován jako druhá derivace ve spektrálním pásmu 1300 až 800 cm-1 s jednotkovou normalizací a centrováním.

Použitá instrumentace

• IRXross Fourier Transform Infrared Spectrophotometer
• Difuzní reflektanční příslušenství
• Mikrofocus plate (64 jamek)
• DLATGS detektor
• Puržní atmosféra dusíku
• Analytické programy LabSolutions IR, Aspen Unscrambler a Excel

Hlavní výsledky a diskuse

Diference mezi surovými IR spektry byly minimální a neumožňovaly přímou vizuální identifikaci. Aplikace druhé derivace a následná multivariační analýza (hierarchické shlukování metodou Ward a PCA) však jasně oddělily kmeny podle druhu i poddruhu. Získané dendrogramy a PCA skóre korelovaly s taxonomickým rozdělením známým z literatury.

Přínosy a praktické využití metody

• Rychlá doba měření cca 30 sekund na vzorek
• Možnost více vzorků najednou díky mikropatici
• Jednoduchá příprava bez nutnosti značení DNA
• Aplikovatelnost i na jiné typy biologických vzorků

Budoucí trendy a možnosti využití

Další rozvoj může směřovat k plné automatizaci přípravy a analýzy vzorků, rozšíření databáze spektrálních dat a integraci strojového učení pro ještě přesnější a rychlejší identifikaci různých mikroorganismů. Potenciál spočívá i ve využití přenosného FTIR zařízení pro terénní analýzy.

Závěr

Prezentovaná metoda využívající IRXross FTIR a difuzní reflektanci dokáže efektivně a spolehlivě rozlišit bakteriální kmeny lactobacilů za výrazně kratší dobu než konvenční postupy. Multivariační analýza derivovaných spekter poskytuje vysokou přesnost rozlišení druhů a podrží se taxonomických poznatků.

Reference

1. Lasch P, Naumann D. Infrared Spectroscopy in Microbiology. Encyclopedia of Analytical Chemistry. 2015;3:1–32.
2. Liu DD, Gu CT. Proposal to reclassify Lactobacillus zhaodongensis, Lactobacillus zeae, Lactobacillus argentoratensis and Lactobacillus buchneri subsp. silagei as Lacticaseibacillus zhaodongensis comb nov., Lacticaseibacillus zeae comb nov., Lactiplantibacillus argentoratensis comb nov. and Lentilactobacillus buchneri subsp. silagei comb nov. Int J Syst Evol Microbiol. 2020;70:6414–6417.