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#Actualités du secteur
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La spectrométrie de masse MALDI-TOF : un outil en pleine évolution pour le diagnostic clinique
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Les progrès du MALDI-TOF MS ont considérablement élargi son utilisation dans les laboratoires de diagnostic à haut débit
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La spectrométrie de masse par désorption laser assistée par matrice et ionisation à temps de vol (MALDI-TOF MS) est devenue un outil bien établi pour l'identification des agents pathogènes dans une variété d'échantillons de patients. Bien que cette technologie soit utilisée pour l'identification bactérienne depuis de nombreuses années, les nouvelles générations de MALDI-TOF MS étendent rapidement les capacités de cette technologie dans un cadre clinique à haut volume
Les dernières itérations des instruments MALDI-TOF MS peuvent détecter une plus large gamme de biomolécules, ont des capacités étendues d'identification des pathogènes et améliorent l'efficacité du traitement pour les diagnostics à haut débit. Ces améliorations facilitent directement un passage plus rapide du diagnostic au traitement et orientent davantage les stratégies thérapeutiques grâce à de nouvelles méthodes de test de sensibilité aux antimicrobiens. L'évolution continue du MALDI-TOF MS a fait de cette technologie un élément clé des laboratoires de diagnostic.
Utilisation de la spectrométrie de masse MALDI-TOF pour des applications autres que l'identification bactérienne
Avec la prévalence croissante des infections bactériennes résistantes aux antimicrobiens, l'utilisation appropriée des antibiotiques est essentielle pour prévenir le développement de nouveaux agents pathogènes résistants qui peuvent échapper aux options de traitement actuelles. Les techniques classiques de microbiologie peuvent fournir des profils de sensibilité antimicrobienne (SMA) en déterminant les concentrations minimales inhibitrices pour les agents pathogènes d'intérêt, mais cette approche nécessite jusqu'à 72 heures pour produire des résultats. Dans les cas critiques, ce délai d'exécution relativement lent constitue un obstacle important à un traitement rapide du patient qui en a besoin et peut obliger les prestataires de soins de santé à prescrire des antibiotiques dont l'efficacité est inconnue pour l'agent pathogène en question.
Le MALDI-TOF MS utilise de nouvelles méthodes de détection pour déterminer le SMA sans avoir recours à des essais de croissance qui demandent beaucoup de temps et de travail, ce qui permet d'obtenir des profils de sensibilité plus rapidement que la norme traditionnelle. Sous la direction du Dr Karsten Becker, un groupe de l'Institut de microbiologie médicale de Münster, en Allemagne, a utilisé la spectrométrie de masse MALDI-TOF pour déterminer la sensibilité et la spécificité de l'AMS en quatre à cinq heures, selon l'agent pathogène concerné. L'équipe de Becker a réussi à déterminer les profils AMS de souches de Klebsiella et de Pseudomonas en comparant les intensités spectrales pendant la croissance dans des microgouttelettes de milieux contenant des antimicrobiens. Les changements spectraux en présence de milieux dopés aux antimicrobiens indiquent de manière prévisible la résistance des souches.
Dans d'autres cas, la spectrométrie MALDI-TOF a été adaptée pour détecter les protéines qui confèrent une résistance aux antibiotiques en raison de la présence de gènes de résistance connus dans les bactéries. Par exemple, certaines souches de Bacteroides fragilis pathogènes hébergent un gène codant pour la métallo-bêta-lactamase, conférant une résistance à presque tous les médicaments bêta-lactamines. Grâce au MALDI-TOF MS, des décalages spectraux spécifiques peuvent déterminer la présence de ce facteur de résistance, guidant ainsi les professionnels de la santé vers d'autres options thérapeutiques
De plus, le MALDI-TOF MS a été utilisé pour générer des "empreintes" protéomiques qui facilitent la classification de Staphyloccoccus aureus sur la base des profils de résistance. Étant donné la prévalence du S. aureus résistant à la méthicilline (SARM), une infection problématique résistante aux antibiotiques qui cause environ 20 000 décès par an aux États-Unis, l'identification efficace d'un foyer est essentielle pour améliorer les résultats sanitaires. Ainsi, l'utilisation du MALDI-TOF MS pour le profilage AMS démontre une application prometteuse de cette technologie au-delà de l'identification standard des pathogènes.
L'évolution du paysage commercial de la spectrométrie de masse MALDI-TOF
La sortie de nouvelles générations d'instruments MALDI-TOF MS reflète les progrès de la technologie MALDI-TOF MS appliquée au diagnostic clinique. La société mondiale de diagnostic bioMérieux a récemment annoncé l'autorisation 510(k) de la FDA pour sa dernière itération de MALDI-TOF MS, VITEK MS PRIME. Cette autorisation fait suite au marquage CE du produit en avril 2021, permettant ainsi sa commercialisation aux États-Unis, en Europe et dans d'autres régions du monde. VITEK MS PRIME présente plusieurs des récentes mises à jour de cette technologie, spécifiquement conçues pour des diagnostics plus rationnels. De nouvelles fonctionnalités permettent de charger des échantillons en continu sans perturber le traitement en cours et de donner la priorité aux échantillons pour les cas critiques qui nécessitent un diagnostic immédiat. En outre, le système d'identification des agents pathogènes de VITEK MS PRIME peut être intégré à la technologie MALDI-TOF de bioMérieux pour les tests AMS, ce qui permet un diagnostic et une orientation thérapeutique efficaces.
Shimadzu Scientific Instruments a également lancé récemment son dernier MALDI-8030, qui améliore considérablement les capacités de détection par rapport aux modèles précédents. Le MALDI-8030 répond spécifiquement au besoin d'élargir les classes de biomolécules pouvant être analysées par la spectrométrie de masse MALDI-TOF et, par conséquent, d'étendre l'identification des agents pathogènes. Le modèle de Shimadzu analyse les ions positifs et négatifs (double polarité), ce qui facilite la détection d'un plus grand nombre de molécules, notamment les peptides, les oligonucléotides, les lipides, les glycanes, les polymères et les petites molécules. La capacité de détecter différentes classes de molécules peut élargir la base de données des organismes identifiables et permet idéalement une caractérisation phénotypique plus complète des agents pathogènes connus. À titre d'exemple, des empreintes moléculaires plus complètes permettront un meilleur profilage AMS des agents pathogènes détectés et, en fin de compte, faciliteront des stratégies de traitement plus efficaces tout en limitant la résistance aux antibiotiques.
Application du MALDI-TOF MS à la pandémie de COVID-19
La pandémie COVID-19 causée par le SRAS-CoV-2 continue d'engendrer des infections généralisées dans le monde entier à mesure que de nouveaux variants pathogènes apparaissent. Le diagnostic du SRAS-CoV-2 s'effectue généralement par RT-PCR à l'aide de combinaisons amorce/sonde qui fixent les séquences nucléotidiques virales qui sont ensuite amplifiées pour être détectées. Cependant, les dernières variantes du SRAS-CoV-2 sont préoccupantes car de nouvelles mutations peuvent empêcher la liaison amorce/sonde aux séquences virales, ce qui fait que de nombreuses techniques de RT-PCR couramment utilisées sont sujettes à des résultats faussement négatifs
Un groupe dirigé par le Dr Alberto Paniz-Mondolfi de l'Icahn School of Medicine at Mount Sinai, à New York, a récemment combiné l'utilisation de la spectrométrie de masse MALDI-TOF avec la RT-PCR pour améliorer la détection des différents variants du SRAS-CoV-2. L'équipe de Paniz-Mondolfi a combiné les deux technologies pour détecter de manière fiable cinq cibles différentes sur deux gènes viraux. L'ajout de la spectrométrie de masse MALDI-TOF a notamment facilité la détection de gènes viraux qui n'avaient pas été détectés par la seule RT-PCR en raison de mutations des séquences virales. Les travaux de Paniz-Mondolfi illustrent une fois de plus les vastes possibilités de la toute dernière technologie MALDI-TOF MS.
Faire progresser le diagnostic clinique
Alors que les laboratoires de diagnostic évoluent pour s'adapter à des charges d'échantillons plus importantes et à des capacités de diagnostic plus sophistiquées, les progrès de la spectrométrie de masse MALDI-TOF montrent que cette technologie est là pour rester. Le MALDI-TOF s'est déjà imposé comme une norme pour l'identification des agents pathogènes, mais des mises à jour plus récentes ont considérablement amélioré la gamme d'organismes identifiables et élargi la fonctionnalité de la technologie pour inclure le profilage de la sensibilité aux antimicrobiens. Ce faisant, le MALDI-TOF permet non seulement de poser des diagnostics efficaces, mais aussi d'élaborer des plans de traitement plus performants. En outre, les derniers instruments de spectrométrie de masse MALDI-TOF sont spécialement conçus pour faciliter le traitement des échantillons à haut débit et pour permettre de hiérarchiser de manière transparente les échantillons urgents. Ensemble, ces caractéristiques font de la spectrométrie de masse MALDI-TOF un élément clé des laboratoires de diagnostic qui visent à fournir des diagnostics à haut volume avec des conseils thérapeutiques fondés sur des preuves.