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1、数据库及算法的构建思路,裴子建2016年1月19日,梅里埃Vitek MS数据库构建的独特概念,基于种群,基于菌株,以种群代表的种属 可发现种属特异性的特点需要许多参考菌株,以个别菌株代表的种属快速构建数据库不需代表典型菌株,3,质数据库构建思路,明显，稳定数据库,1046 菌种13,790以上 分离株(数据库里的菌株)29,873 以上图谱 平均每个菌种有18菌株平均每个菌种有40个图谱,1,500 菌种9,620分离株(数据库里的菌株)18,808 图谱平均每个菌种有8菌株平均每个菌种有16个图谱,VITEK MS IVD56 菌种 25 菌株25 菌种 100 菌株金黄色酿脓葡萄球菌(S
2、 aureus):328株大肠埃希氏菌(E coli):475株白念珠菌(C albicans):133株肺炎链球菌(S pneumoniae):306株,5,VITEK MS IVD 临床数据库与算法Advanced Spectra Classifier,6,专家图谱鉴别器(ASC),分析原理权重矩阵分析 ASC的使用：建立数据库 鉴定样本的图谱 特点：没有图谱比较 软件里没有内建图谱,只有分析蛋白矩阵&重量 计算时间更快,14,7,每一个专家图谱鉴别器包含两个部分菌种特定权重矩阵菌种特定的分析功能:计算分析样本与权重矩阵的 相似百分比,专家图谱鉴别器(ASC),8,菌株库建立原理质量区间分
3、布,顶峰,1 2 3 4 5 6 7 8 9 10.1298 1299 1300,区间,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,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,显示/未显示,9,菌株库权重矩阵发展,1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1300,S pneumoniae(306 isolates),+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1300,E coli(475 isolates),+,+
4、,+,+,+,+,+,+,+,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,+,1 2 3 4 306,1 2 3 4 475,肺炎链球菌,大肠杆菌,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,权重矩阵发展,=加权每个区间分析:+:高度种属特异性(+15,20.)+:中度种属特异性(+3,+4.)-:缺乏顶峰(-3,-4.)-:缺乏顶峰且出现其他种属重要识别顶峰(-15),肺炎链球菌,金
5、黄色葡萄球菌,弗劳地枸橼酸盐杆菌,肺炎链球菌,11,区间矩阵发展,VITEK MS系统的权重矩阵合适于更新每一种属的更新专利设计:EP11306609.6(Normalization),EP11306610.4(Binning),12,图谱数据分析的流程,原始图谱,进行中的图谱,去除背景干扰,顶峰侦测,顶峰的列表,Kratos pre-processing,bMx algorithm,套用适合矩阵,List of peaks(mass aligned),分类,Escherichia coli(99.9%),鉴定,单一选择,23,13,使用权重分析样本图谱,原始顶峰,1 2 3 4 5 6 7
6、8 9 10.1298 1299 1300,区间,1 2 3 4 5 6 7 8 9 10,+,+,+,+,+,+,+,+,记录顶峰有无,计算权重分数,14,运用权重矩阵执行样本分析,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,定义阶段,定义阶段将分析结果依据五个参数执行定义分数阈值(最高分数*0.7)可能性阈值(必须60%)可能性限制*(必须最高可能性x0.7)低鉴别力的最高分数为4Score tolerance*(must be Highest Value 0.7)Probability
7、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,定义范例,27,2.1,1.1,1.9,19,28,运用权重矩阵分析,计算所有种属的权重分析分数,转换权重分析至信赖值,导出最正确鉴定结果,从样本上机后全自动分析,结果的生成,20,于Myla软件中显示结果,21
8、,结果简明友好,单一结果,与菌株库单一高级图谱鉴别器吻合低鉴别率,与23个高级图谱鉴别器吻合无吻合结果显示,22,权重矩阵的鉴定优势,J.Clin.Microbiol.2013,51(7):2225.DOI,Vitek MS的权重矩阵分析可有效帮助区分,具有相似蛋白图谱的菌种.Vitek MS可有效的帮助区别肺炎链球菌与缓症链球菌,并且这是只用图谱比对的其他质谱厂家所无法分析的.许多文献已证实,特别是在链球菌的区分上Vitek MS具有最好的表现.J.Clin.Microbiol.50:28632867.,23,Vitek MS V3 菌株库更新,1046 个菌种（包括882个细菌，164个真
9、菌）913 个ASC classes（756个细菌，157个真菌）242个新的细菌，55个新的真菌，包括：38 个分枝杆菌 14 个诺卡菌 55 个霉菌,12篇SCI文章,北京协和医院解放军总医院 复旦大学附属中山医院安徽医科大学第一附属医院广东医科大学福田医院中国人民解放军乌鲁木齐总医院南京医科大学第一附属医院南京军区南京总医院南方医科大学珠江医院第四军医科大学西京医院香港玛丽医院,25,谱库无额外收费,26,样品的图谱,数据库的图谱,完美相配：顶峰没有差距,非完美相配：顶峰间有一点差距,27,Source:ASM 2012 WS-19,June 16 2012,28,提供单选鉴定结适合常规
10、临床使用,一个样本提供10个不同鉴定结果用户要自己选！,基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱,真空：机械泵+分子涡轮泵,真空：机械泵+分子涡轮泵,Sample target,Ion optics,Linear detector,Laser,MALDI-TOF MALDI:线性工作原理,Mix matrix&sample on targetFire laser at matrix/sampleIonize sample(solid to gas phase)Accelerate/extract ionsSeparate ions in analyzerRecord spectrum at detec
11、tor,Time of flight(TOF)mass analyzer(field free),0,20,40,60,80,100,10000,20000,30000,40000,m/z,+ve modeM+H+ions,分辨率：真空飞行管的长度,MALDI-TOF MALDI:反射工作原理,分辨率：真空飞行管的长度,离子从同一点出发,经过相同距离 离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 离子到达检测器的时间与速度成反比,要点,“发明了对生物大分子进行确认和结构分析的方法”和“发明了对生物大分子的质谱分析法”,美国科学家约翰芬恩 日本科学家田中耕一,Fenn博士获得了Nob
12、el化学奖，他发明的革命性技术可以使研究者以前所未有的精确度检测和表征如蛋白质这样的生物大分子。该技术被称为电喷雾电离（electrospray ionization）。,Kratos Analytical Ltd is registered in England with company number 563161.Registered Offices Wharfside,Trafford Wharf Road,Manchester,M17 1GP,UK.,何谓MALDI-TOF？,基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱,质谱的真空系统由哪两种泵来维持？,机械泵和分子涡轮泵,决定质谱绝对分辨率的主要因素是？,飞行管（真空漂移管）的物理长度,梅里埃谱库比对的算法是？,权重矩阵分析,微生物实验室管理软件能连接哪些产品？,质谱仪、鉴定药敏、血培养,
