一种鉴别细菌革兰氏类型的系统和方法技术方案

提供了一种用于鉴别细菌革兰氏类型的系统和方法。首先在390nm‑900nm的波长范围内照射所述菌株的至少一个细菌，所述菌株具有在所述范围内的天然电磁响应；然后在所述范围内，获取从被照射的细菌反射的或透射通过被照射的细菌的光强度；最后根据在所述范围内获取的光强度，确定所述细菌菌株的革兰氏类型和发酵特性。本发明专利技术适用于在非生色、非发荧光及无染料的营养培养基中生长的细菌或酵母菌落的高光谱或多光谱图像的分析。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】一种鉴别细菌革兰氏类型的系统和方法
本专利技术涉及微生物学分析领域，尤其涉及微生物的表征，尤其进一步涉及对酵母和细菌的鉴别，以及涉及，在后者的框架下，其革兰氏类型的鉴别和其发酵特性或非发酵特性的鉴别。有利地，本专利技术适用于在非生色、非发荧光及无染料的营养培养基中生长的细菌或酵母菌落的高光谱或多光谱图像的分析。现有技术在致病性微生物领域，微生物的表征优选地包括鉴别其种类和其对抗微生物剂(或抗生图(antibiogramme))的易感性，以确定被该微生物所感染的病人的治疗方法。为此，在实验室中通常实施复杂的微生物学过程，所述过程通常需要提前知道该微生物的其他特性，包括该微生物的界(例如酵母或者细菌)，以及在细菌的情况下其革兰氏类型或发酵特性或非发酵特性。确实，这些信息使得可以选择一种适合该微生物的培养基或抗微生物剂类型以最终确定该微生物的种属或者其抗生图。例如，对由申请人所销售的微生物鉴别库的选择是基于该微生物的界(如酵母或细菌)或要鉴别的细菌菌株的革兰氏类型的知识。类似地，用申请人所销售的2系统来确定一种细菌菌株的抗生图是基于根据该菌株的革兰氏类型和发酵或非发酵特性所选的卡。根据待鉴别微生物是酵母或是细菌，使用不同的基质，也使得选用MALDI-TOF质谱法进行鉴别成为可能。尽可能早地了解这些信息能够优化这微生物学过程，尤其能加快所述过程或者减少所要使用消耗品的数量。知道这些属性还有助于减少对细菌菌株的假阳性鉴别。例如，在申请人所销售的EliteMedium的背景中，对被检测细菌菌株的发酵特性的了解加强了沙门氏菌的鉴别。特别地，发酵性细菌沙门氏菌(Salmonella)和非发酵性细菌假单胞菌(Pseudomonas)都能使发光底物削弱。了解所述细菌是否为非发酵性使得可以简单地排除沙门氏菌，无需额外微生物学测试。这种信息除了表征微生物用以指导实验室的微生物学过程外，其还具有临床上实用性。具体地，细菌菌株的革兰氏分类可用于表征细菌的细胞壁，如细胞壁的肽聚糖百分比，以及可用于细菌的分类或作为第一近似值评估细菌对抗生素的敏感性。有两种类型细菌，即革兰氏阳性和革兰氏阴性细菌。类似地，观察到非发酵性细菌，即不能分解葡萄糖的细菌，在致病性细菌中占据了特殊位置。确实，其具有对抗生素高水平的天然抗性且涉及许多医院内感染。例子包括铜绿假单胞菌(Pseudomonasaeruginosa)和不动杆菌(Acinetobacter)。因此，快速地了解细菌的发酵或者非发酵特性可用于更有效地指导一线抗生素治疗以及减缓多药抗药菌株的传播。历史上，上述每种属性(界，革兰氏和发酵性)都是通过精细复杂的技术来获知的。例如，一种细菌菌株的革兰氏类型的确定利用了一种称之为“革兰氏染色”的手工技术，这种技术包括了大量的手工步骤(固定、染色、媒染、清洗、过染色)，继而这些技术的实施需要很长时间。因此，现在已经发展出各种各样的技术来自动化检测细菌的革兰氏类型，特别是处理大量样品。然而，这些技术本质上依然通过调整细菌或其环境的电磁响应，以使其革兰氏类型易于观察。特别地，第一类技术在于使显微镜载玻片上的细菌膜的染色自动化，但是对革兰氏类型的最终决定总还是需要技术人员在显微镜下观察载玻片。因而，这类技术不是全自动的，而且难以实现自动化。确实，革兰氏阳性细菌和革兰氏阴性细菌之间的颜色差异可以很细微，这也解释了为什么依然需要实验室技术人员的干预。第二类技术在于把细菌置于一种底物的环境中，该底物能够通过被细菌膜上的肽聚糖所引发的酶反应降解。该反应能产生生色团或者荧光团，其浓度可指示革兰氏类型。这通常被称为细菌的显色或荧光标记。尽管这类现有技术能够自动化，例如使用恰当设备(如光谱仪或荧光仪)测量生色团或者荧光团的光强度，然后利用计算机把所测的光强度与预先定义的阈值进行比较，但是，该技术需要设计特殊的、通常昂贵的生色团或荧光团底物。而且，不论使用何种技术，细菌都会经过对其天然状态的改变(例如，他们都含有染料，都已近固定了显色或荧光标记物等等)，因而不能再被用于后续的表征测试(例如确定抗生图)。为了确定细菌的发酵或非发酵特征，通常会使用显色培养基，其能够根据测试细菌菌株的发酵或非发酵特性改变颜色。例如，“Kligler-Hajna”测试在于在包含比色指示剂的培养基上培养菌株，所述比色指示剂能够根据PH、乳糖、葡萄糖、硫代硫酸盐和盐铁离子改变颜色。通过分解葡萄糖所引起的PH指示剂的比色变化，该培养基可以检测细菌的发酵特性。还有用于测试细菌菌株的三丁酰甘油酯酶活性的培养基，其可以表征革兰氏阴性和非发酵细菌。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种确定细菌菌株的革兰氏类型和发酵特性的方法，该方法是自动的、不需要对细菌或其培养基进行标记或染色即可确定这些特性。为此，本专利技术涉及一种检测细菌菌株的革兰氏类型和发酵特性的方法，包括：-在390nm-900nm的波长范围内照射所述菌株的至少一个细菌，所述菌株在所述范围内具有天然电磁响应；-在所述范围内，获取从被照射的细菌反射的或透射通过被照射的细菌的光强度；和-根据在所述范围内获取的光强度，确定所述细菌菌株的革兰氏类型和发酵特性。“天然电磁”响应是指细菌没有被能改变其对至少在目标波长范围内的照射的电磁响应的元素(染料，色原，荧光原等)所修饰。例如，菌株的菌落在非生色、非荧光营养培养基中生长并且照射/采集直接在仍存在于其培养基中的菌落上进行。换句话说，专利技术人发现，在390nm-900nm波长范围内，细菌“天然地”具有其革兰氏类型及其发酵或非发酵特性的电磁特征性特征。进而，本专利技术的方法在于测量该特征，然后从中提取出细菌的革兰氏类型和发酵特性。因此，没有必要使用生色或发荧光底物或染料。此外，本专利技术的方法是快速的，因为它包括照射、测量光谱和对该光谱实施一个处理，包括计算机处理。特别地，由于本专利技术，可以使用390-900nm范围确定细菌菌株是革兰氏阳性发酵性或革兰氏阴性发酵性或是革兰氏阴性非发酵性，这些信息的了解使得诸如优化如上所述的实验室微生物的过程成为可能。应该注意的是，革兰氏类型和发酵特性的确定是直接从获得的光强度来进行的，不需要事先确定细菌菌株的种、属或科。特别地，本专利技术的方法不同于根据先鉴别出细菌菌株的种、然后从该种的知识推导出革兰氏类型和发酵特性的方法。不必在种水平上鉴别细菌菌株的优点是大大简化了用于预测革兰氏类型和发酵特性的模型。实际上，在种水平进行鉴别需要有非常大量类别的预测模型。例如，在尿路感染的情况下，据估计99％的该类感染是由归属于大约50个细菌种的细菌菌株引起的。因此，在种水平进行鉴别需要对大约五十个类别进行预测。根据本专利技术，预测模型可以限于四个类别。有利地，该方法适用于含有其上生长了微生物菌落的琼脂营养培养基的培养皿。例如，把含有或怀疑含有酵母或细菌的生物样品如尿液接种到所述营养培养基，然后培养以生长菌落。一旦在营养培养基上检测到菌落，根据本专利技术的方法进行表征。因此，在接种营养培养基之后，该过程不需要任何材料转移或试剂添加。菌落的检测，例如，通过在规本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种检测细菌菌株的革兰氏类型和发酵特性的方法，包括：/n-在390nm-900nm波长范围内照射所述菌株的至少一个细菌，所述菌株在所述范围内具有天然电磁响应；/n-在所述范围内，获取从被照射的细菌反射的或透射通过被照射的细菌的光强度；和/n-根据在所述范围内获取的光强度，确定所述细菌菌株的革兰氏类型和发酵特性。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171221 FR 17628141.一种检测细菌菌株的革兰氏类型和发酵特性的方法，包括：
-在390nm-900nm波长范围内照射所述菌株的至少一个细菌，所述菌株在所述范围内具有天然电磁响应；
-在所述范围内，获取从被照射的细菌反射的或透射通过被照射的细菌的光强度；和
-根据在所述范围内获取的光强度，确定所述细菌菌株的革兰氏类型和发酵特性。


2.权利要求1所述的检测方法，其中确定革兰氏类型和发酵特性包括应用预测所获取的光强度是否是发酵性革兰氏阴性细菌菌株的光强度的分类。


3.权利要求1或2所述的检测方法，其中确定革兰氏类型和发酵特性包括应用预测是否所获取的光强度是革兰氏阳性细菌菌株的光强度的分类或应用预测是否所获取的强度是革兰氏阴性细菌菌株的光强度的分类。


4.权利要求1、2或3所述的检测方法，其中确定革兰氏类型和发酵特性还包括应用预测是否所获取的光强度是酵母的光强度的分类或区分细菌菌株和酵母的微生物学测试。


5.权利要求2所述的检测方法，其中：
-对包含所述细菌菌株的菌落和所述菌落在其上生长的营养培养基的样品直接进行照射和获取，所述营养培养基是血琼脂，尤其是Columbia绵羊血；
-如果所获取的光强度不是发酵性革兰氏阴性细菌菌株的光强度，则确定革兰氏类型和发酵特性还包括应用预测所获取的光强度是否为革兰氏阳性细菌菌株的光强度的分类。


6.权利要求5所述的检测方法，其中，如果所获取的光强度不是革兰氏阳性细菌菌株的光强度，则确定革兰氏类型和发酵特性进一步包括应用预测所获取的光强度是否是酵母的光强度的分类。


7.权利要求6所述的方法，其中
-预测所获取的光强度是否为革兰氏阴性和发酵性细菌菌株的光强度的分类是将革兰氏阴性发酵性细菌菌株的光强度与革兰氏阴性非发酵性细菌菌株、革兰氏阳性细菌菌株和酵母组成的组的光强度相区分的分类；
-预测所获取的光强度是否为革兰氏阳性细菌菌株的光强度的分类是将革兰氏阳性细菌菌株的光强度与革兰氏阴性非发酵性细菌菌株及酵母组成的组的光强度相区分的分类；
-预测所获取的光强度是否是酵母的光强度的分类是将酵母的光强度与革兰氏阴性非发酵性细菌菌株组成的组的光强度相区分的分类。


8.权利要求4所述的方法，其中，如果所获取的光强度不是酵母的光强度，则确定革兰氏类型和发酵特性进一步包括应用预测所获取的光强度是否为革兰氏阳性细菌菌株的光强度的分类。


9.权利要求8所述的方法，其中，如果所获取的光强度不是革兰氏阳性细菌菌株的，则确定革兰氏类型和发酵特性进一步包括应用预测所述光强度是否为发酵性革兰氏阴性细菌菌株或非发酵性革兰氏阴性细菌菌株的光强度的分类。


10.权利要求9所述的方法，其中：
-预测所获取的光强度是否为酵母的光强度的分类是将酵母的光强度与革兰氏阳性细菌菌株、革兰氏阴性非发酵性细菌菌株以及革兰氏阴性发酵性细菌菌株组成的组的光强度相区分的分类；
-预测光强度是否为革兰氏阳性细菌菌株的光强度的分类是将革兰氏阳性细菌菌株的光强度与革兰氏阴性非发酵性细菌菌株以及革兰氏阴性发酵性细菌菌株组成的组的光强度相区分的分类；
-预测光强度是发酵性革兰氏阴性细菌菌株或非发酵性革兰氏阴性细菌菌株的光强度的分类是将革兰氏阴性非发酵性细菌菌株的光强度与革兰氏阴性发酵性细菌菌株组成的组的光强度相区分的分类。


11.权利要求3所述的方法，其中：
-对包含所述细菌菌株的菌落和所述菌落在其上生长的营养培养基的样品直接进行照射和采集，所述营养培养基是Tryptone-Soy琼脂；和
-如果所获取的光强度不是革兰氏阳性细菌菌株的光强度，则确定革兰氏类型和发酵特性还包括应用预测所获取的光强度是否是酵母的光强度的分类。


12.权利要求11所述的方法，其中，如果所获取的光强度不是酵母的光强度，则确定革兰氏类型和发酵特性进一步包括应用预测所述光强度是否为发酵性革兰氏...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·拉勒芒，D·勒鲁，M·珀蒂，
申请(专利权)人：生物梅里埃公司，
类型：发明
国别省市：法国;FR