用基质辅助激光解吸电离法(MALDI)进行微生物的自动选择和鉴定制造技术

一种可在一个培养皿上定位和选择一个微生物菌落，并用MALDI技术在所述选择的菌落中鉴定微生物的方法和仪器。该方法包括以下几个自动的步骤：在一个培养皿上定位和选择一个菌落；从所述选择的菌落中获得一份样本；将从所述选择的菌落中的所述样本的至少一部分沉积在一个靶板上；将含有所述样本的所述靶板专一的一个执行MALDI的仪器内，以对所述选择的菌落的所述样本进行鉴定。一个微生物菌落的样本自动沉积到一个沉积点上从而使样本最多只覆盖靶板上所述其中一个沉积点的一半。微生物样本的悬浮液是自动制备的，其方法是用一个取样工具自动选择样本并将该取样工具连同所述样本一同浸入悬浮液中，然后该取样工具只在垂直方向上振荡，以将样本从取样工具上释放。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】微生物的自动化选择和利用MALDI的鉴定
本专利技术总体上涉及用于定位和选择微生物菌落和利用MALDI——具体地，MALDI-TOF-MS(基质辅助激光解吸和电离飞行时间质谱(MatrixAssistedLaserDesorptionandIonizationTime-of-FlightMassSpectroscopy))——鉴定微生物、以及执行这些方法的系统。MALDI分析是可用于解决生物化学、免疫学、遗传学和生物学的结构性问题的工具。样本在气相中被电离，并使用飞行时间(TOF)分析仪测量离子质量。TOF分析在离子形成并且在它们进入漂移区时被加速至恒定动能时开始。在飞行时间后它们到达探测器，飞行时间与它们的质量的平方根成正比。由于质量不同的离子在不同时间到达探测器，生成了质谱。质谱可以是药物发现与研发、基因分型和蛋白质组研究领域中的强大工具。此外，MALDI已被用于细菌和微生物的表征和鉴定。目前的研究趋势是利用从微摩尔水平至ato-摩尔水平范围的多种数量的个体样本来分析越来越大量的样本。由此，样本也变得越小，并且需要准确数量的微生物存在高效而可靠的获取，和将所获数量的样本精确地沉积在MALDI设备中使用的靶板上。在一般的MALDITOFMS操作中，将待分析样本点在或沉积在金属板(又称靶板或MALDI板)上，添加支持电离的试剂(基质)，然后使其干燥以形成晶体。在这些设备中，靶板被定位在MALDI设备中的固定位置。靶板有多个沉积点(例如单个靶板上24到384个沉积点)，并且这些沉积点相对于靶板边缘具有固定的定向。靶板被定位在X-Y平台上，以便获得的微生物菌落样本可以被沉积在被选择的沉积点上。在靶板和金属格栅之间保持高电压电位。根据期望的结果，此电压可被保持或脉冲，并且在腔室内产生真空。激光被发射到样本/基质内，并且形成离子缕(aplumeofions)。利用电压差使离子加速进入飞行管内，以便它们能够被分析。分析将飞行时间直接关联于电离组分的质量。若干参数可以影响结果的质量，包括靶的平度、基质的数量和类型、样本的浓度、样本靶的传导性、沉积点上的布置精度、以及其它变量。具体地，一个重要的方面是样本的处理和样本的浓度。已知悬浮液由微生物菌落样本制备，并且研究人员用手将获得的含有样本的悬浮液的液滴移液至靶板的沉积点上。但是，为提供准确分析，悬浮液必须从开始就含有足够浓度的样本。在制备此微生物样本悬浮液时，手持装置包含驱动装置。驱动装置包括外壳——其中包含旋转驱动电机——和连接器，所述连接器被配置用于将样本获取装置可释放地附接于驱动装置。样本获取装置包含样本收集区，先使所述样本收集区与待分析的生物材料(大多在培养皿上生长)接触。然后，将样本收集区附接至旋转驱动装置，与管中包含的液体介质接触，并激活旋转驱动装置一定时间段，以便样本获取装置中的生物材料样本被释放在液体介质中。在将样本收集区从管取出后，悬浮液管容纳含有样本的悬浮液，该样本例如可用于进行MALDI分析。然而，从样本获取区释放样本的效率可在一些情况下不足以对悬浮在液体介质中的微生物进行准确的分析。这可导致制备的悬浮液不可用，导致时间和金钱的损失。此外，由于样本收集区在管内旋转，管必须具有足够的尺寸以允许这样的旋转并且没有样本获取区接触管内壁的情况——其可不利于微生物在液体介质中释放。这种相对大尺寸的管因此包含相对大体积的液体介质，导致相应长时间的进一步处理这种液体悬浮介质。例如，包含样本的液体悬浮液必须在培养器中培育的时间与悬浮液量成正比。因此，需要这样的方法：微生物样本悬浮液的制备自动进行，导致更可再现的方式制备这种悬浮液。此外，需要可靠并可再现地将样本释放在靶板的沉积点上。
技术实现思路
为了解决以上提到的问题的至少一个，本专利技术提出了定位和选择培养皿上的微生物菌落，和利用MALDI鉴定所述被选菌落中的微生物的方法，其中所述的方法包括以下自动化步骤：定位和选择培养皿上的微生物菌落；获得所述被选微生物菌落的样本；将所述被选微生物菌落的所述样本的至少一些沉积在靶板上；将在进行MALDI的设备中转移带有所述样本的所述靶板，以鉴定所述被选微生物菌落的所述样本。显示上述问题很大程度上其原因在于步骤是手动进行的，并且这些步骤因此容易出现不期望的变动和错误，导致来自MALDI设备的不正确结果、额外的成本和时间的损失。通过将每个步骤自动化，这些问题可以至少在很大程度上被克服。在本领域中，理所当然，至少一些步骤只能手动完成，然而，相比之下，本专利技术首次提供使定位和选择微生物菌落和利用MALDI鉴定被选菌落中的微生物所需的步骤全都自动化的可能。在根据本专利技术的方法的实施方式中，将所述被选微生物菌落的所述样本的至少一些沉积在靶板上的步骤通过将所述被选微生物菌落的所述获得样本直接放置在所述靶板上来进行。通过在靶板上直接放置样本，不需要先制备所述样本的悬浮液，从而避免了制备这种悬浮液可能带来的每个问题。优选地，方法包括将MALDI基质溶液液滴覆盖在靶板上沉积的样本的部分上的进一步自动化步骤。在根据本专利技术的方法的可选实施方式中，将所述被选微生物菌落的所述样本的至少一些沉积在靶板上的步骤通过以下自动化步骤进行：将所述获得样本转移到含有一定量悬浮介质的悬浮液管中；通过将至少一部分所述获得样本转移到所述悬浮介质中，制备样本悬浮液；获得所述样本悬浮液的液滴；和将所述样本悬浮液的液滴转移到所述靶板上。通过完全自动化悬浮液的制备，本专利技术提供了准确并可再现的使用悬浮液来利用MALDI鉴定微生物的方法。具体地在方法进一步包括将MALDI基质溶液液滴覆盖在靶板上沉积的所述样本悬浮液液滴上的自动化步骤时，本专利技术的方法极其适于表征微生物。在根据本专利技术的方法的进一步实施方式(其中，允许在靶板上沉积的所述样本悬浮液液滴在覆盖所述MALDI基质溶液液滴之前干燥)可获得最佳分析结果。这种可选的使用悬浮液的方法还极其有效用于将对微生物菌落样本进行另一测试或分析的情况。这种另外的分析在根据本专利技术的方法的实施方式中可以尤其可再现且高效的方式实现，其中方法进一步包括以下自动化步骤：获得所述样本悬浮液的第二液滴；将所述样本悬浮液第二液滴沉积在测试培养皿上；和将所述测试培养皿转移到用于进行易感性测试或另一附加分析的设备。因此，本专利技术方法可用于自动获得或挑取可被送入可用ID/AST设备的样本，所述ID/AST设备包括但不仅限于BACTECTM、Phoenix、MGIT、BacT/Alert。本专利技术还提供在不由获得的样本制备悬浮液的情况下进行此附加分析的可能。在这种情况下，根据本专利技术的方法的具体有利实施方式进一步包括以下自动化步骤：从培养皿获得微生物菌落的第二样本；转移所述被选微生物菌落的所述第二样本；将所述被选微生物菌落的所述第二样本的至少一些沉积在测试培养皿上；转移所述测试培养皿到用于进行易感性测试或另一附加测试的设备。由于为了进行微生物表征和鉴定，通常使多个菌落在培养皿上生长，因此从目标菌落获得样本也是很重要的。如果样本取自非目标菌落，则不利于时间和MALDI设备的高效使用。据本申请人所知，到目前为止不存在从非目标菌落中鉴别目标菌落的自动化方法或设备。然而，鉴别菌落的方法可在根据本专利技术的方法的如下实施方式中至少部分本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于在培养皿上定位与选择一个微生物菌落，并用MALDI技术鉴定所述选定菌落的方法，所述方法包含以下自动步骤：    ‑在培养皿上定位与选择一个微生物菌落；    ‑取得所述选定微生物菌落的一份样本；    ‑将所述选定的微生物菌落的所述样本的至少一部分沉积到一个靶板上；    ‑将所述靶板连同所述样本转移到一个MALDI鉴定仪内，以对所述选定微生物菌落的所述样本进行鉴定。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.03.30 US 61/618,0031.用于定位和选择培养皿上的微生物菌落、和利用MALDI鉴定所述被选菌落中的微生物的方法，其中所述方法包括以下自动化步骤：-定位和选择培养皿上的微生物菌落；-获取所述被选微生物菌落的样本；其中所述获取所述被选菌落的微生物的样本的步骤通过以下自动化步骤进行：-提供带有用于固定挑取工具的挑取工具固定器的定位装置，所述定位装置被布置分别用于使所述挑取工具定位在所述培养皿上的所述被选微生物菌落的位置上方的起始位置、和用于使所述挑取工具朝向和远离所述培养皿自动降低和升高、以及用于使所述挑取工具定位在转移位置；-在所述定位装置的所述挑取工具固定器中定位所述挑取工具；-通过所述定位装置，将所述挑取工具定位于所述培养皿上的所述被选微生物菌落的位置上方的起始位置，使所述挑取工具朝向所述培养皿自动降低至与所述微生物菌落接触以获得所述微生物菌落的样本，使带有获得的所述微生物菌落的样本的所述挑取工具远离所述培养皿自动升高；-在靶板上沉积所述被选微生物菌落的所述样本的至少一些；和其中在靶板上沉积所述被选微生物菌落的所述样本的至少一些的步骤通过以下自动化步骤进行：-提供用于自动分配悬浮液管中的悬浮介质的自动悬浮介质分配器，所述自动悬浮介质分配器将初始量的悬浮介质自动供给到所述悬浮液管中；-通过转移获得的所述样本的至少一部分至所述悬浮介质中，来制备样本悬浮液；-提供浊度计，所述浊度计用于进行所述悬浮液管中所包含的悬浮介质的浊度测量；-通过所述浊度计测量所述悬浮介质的浊度，和提供指示所测浊度的最终测量值；-提供与所述定位装置、所述自动悬浮介质分配器和所述浊度计通信连接的控制器，所述控制器用于分别自动控制所述定位装置的移动、所述自动悬浮介质分配器的操作和所述浊度计的操作；-其中所述控制器执行下列步骤：(a)确定所述最终测量值是否高于预先存储在所述控制器的存储器中的第一阈值，如果是，则执行步骤(b)；或所述最终测量值是否等于或高于预先存储在所述控制器的所述存储器中的第二阈值，所述第一阈值等于或大于所述第二阈值，如果是，则执行步骤(c)；或所述最终测量值是否低于所述第二阈值，如果是，则执行步骤(d)；其中步骤(b)是控制所述自动悬浮介质分配器以在所述悬浮液管中供给额外量的悬浮介质；其中步骤(c)是提供可对带有所述样本悬浮液的所述悬浮液管进一步处理的信号；和其中步骤(d)是提供另一个挑取工具，其中提供所述另一个挑取工具包括将所述另一个挑取工具定位在所述定位装置的所述挑取工具固定器中；其中所述方法进一步包括以下自动化步骤：-获得所述样本悬浮液的液滴；-转移样本悬浮液的所述液滴至所述靶板上，-转移带有所述样本的所述靶板到用于进行MALDI的设备中，以鉴定所述被选微生物菌落的所述样本；其中所述方法进一步包括以下自动化步骤：-获得第二滴所述样本悬浮液；-在测试培养皿上沉积所述第二滴样本悬浮液；和-转移所述测试培养皿至用于进行易感性测试或另一附加分析的设备。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述方法进一步包括如下自动化步骤：在所述靶板上沉积的所述样本悬浮液的液滴上覆盖MALDI基质溶液液滴。3.根据权利要求2所述的方法，其中在覆盖所述MALDI基质溶液液滴之前，允许所述靶板上沉积的所述样本悬浮液的液滴干燥。4.根据权利要求1所述的方法，其中制备所述被选微生物菌落的所述样本的至少一些的样本悬浮液的步骤包括以下自动化步骤：-提供转移装置，所述转移装置分别用于使所述挑取工具从所述定位装置的转移位置自动转移至所述悬浮液管上方的位置，和用于降低和升高所述挑取工具以进入或远离所述悬浮液管中含有的所述悬浮介质，以及用于使所述挑取工具定位于所述悬浮液管上方的等待位置；-将带有所述微生物的所述样本的所述挑取工具从所述定位装置的转移位置自动转移至所述悬浮液管上方的位置，使带有所述微生物的所述样本的所述挑取工具降低至进入所述悬浮液管中所包含的所述悬浮介质中；在带有所述微生物的所述样本的所述挑取工具浸入所述悬浮介质中时，通过所述转移装置，以线性垂直运动振荡所述挑取工具一段时间；和在经过该段时间后，使所述挑取工具远离所述悬浮液管中所包含的所述悬浮介质升高至所述等待位置；-通过所述浊度计提供指示所测浊度的最终测量值；其中所述控制器与所述转移装置通信连接，用于自动控制所述转移装置的移动；-其中步骤(d)中沉积所述第二滴的所述样本悬浮液的步骤进一步包括：其中通过所述定位装置，将所述另一个挑取工具定位于所述培养皿上方的起始位置，使所述另一个挑取工具朝向所述培养皿自动降低至与所述微生物接触以挑取所述微生物的另一个样本，将带有所述微生物的所述样本的所述另一个挑取工具远离所述培养皿自动升高至转移位置；其中通过所述转移装置，将所述带有所述微生物的所述另一个样本的所述另一个挑取工具从所述定位装置的转移位置自动转移到所述悬浮液管固定器中固定的所述悬浮液管上方的位置，使所述带有所述微生物的所述另一个样本的所述另一个挑取工具降低至进入所述悬浮液管中所含有的所述悬浮介质中；在带有所述微生物的所述另一个样本的所述另一个挑取工具浸入所述悬浮介质中时，通过所述转移工具，以线性垂直运动振荡所述另一个挑取工具一段时间；和在经过该段时间后，将所述另一个挑取工具远离所述悬浮液管中所包含的所述悬浮液升高至所述等待位置；其中至少在经过振荡所述另一个挑取工具的该段时间后，通过所述浊度计测量带有所述另一个样本的所述悬浮液的浊度，和提供指示所测浊度的另一个最终测量值。5.根据权利要求4所述的方法，其中所述控制器被布置以便通过所述浊度计测量所述悬浮液管固定器中固定的所述悬浮液管中所包含的所述悬浮介质的浊度的步骤另外在挑取工具振荡期间进行，其中所述浊度计被布置以向所述控制器提供在线测量值，所述在线测量值指示在挑取工具振荡期间测量的浊度。6.根据权利要求5所述的方法，其中如果在振荡期间所述浊度的所述在线测量值等于或小于所述第一阈值并等于或大于所述第二阈值，则所述控制器控制所述转移装置的移动，以使所述挑取工具升高至所述等待位置，并且所述控制器进一步提供可以将带有所述样本悬浮液的所述悬浮液管从所述悬浮液管固定器取出用于进一步处理的信号。7.根据权利要求5所述的方法，其中所述控制器被布置以控制所述浊度计，以便在将所述挑取工具浸入所述悬浮液管中所包含的所述悬浮介质之前，开始通过所述浊度计测量所述悬浮液管固定器中固定的所述悬浮液管中所包含的所述悬浮介质的浊度的步骤。8.根据权利要求4所述的方法，其中所述方法进一步包括以下步骤：提供可旋转悬浮液管固定器，作为固定悬浮液管的悬浮液管固定器，所述可旋转悬浮液管固定器用于旋转在所述可旋转悬浮液管固定器中固定的悬浮液管；布置所述控制器以便其与所述可旋转悬浮液管固定器通信连接，以控制所述悬浮液管固定器的旋转；以及布置所述控制器以便在测量所述悬浮液管中所包含的所述悬浮介质的浊度期间，旋转所述悬浮液管。9.根据权利要求4所述的方法，其中在步骤d)中，所述挑取工具作为另一个挑取工具被提供；并且其中所述定位装置的所述挑取工具固定器中所述另一个挑取工具的定位在所述控制器的控制下通过所述转移装置进行。10.根据权利要求4所述的方法，其中所述悬浮介质的额外量通过所述控制器基于所述悬浮介质的初始量、所述最终测量值和所述第一和/或第二阈值的数值来确定。11.根据权利要求4所述的方法，其中所述控制器被布置以控制所述自动悬浮介质分配器，以便供给的初始量为0.5-2ml。12.根据权利要求4所述的方法，其中所述控制器被布置以控制所述转移装置的振荡，以便所述挑取工具振荡的频率在5Hz至120Hz之间。13.根据权利要求4所述的方法，其中所述控制器被布置以...

【专利技术属性】
技术研发人员：杰兹波特曼，马特杰克里福斯特，蒂诺沃尔特范德苏，
申请(专利权)人：BD科斯特公司，
类型：发明
国别省市：荷兰;NL