<abstract xmlns="http://www.w3.org/1999/xhtml">

The MALDI-TOF MS method is a new technique, which is being increasingly used in clinical laboratories for identification of microorganisms. The wide interest in this method has been aroused by its high accuracy, instantaneous identification results, and relatively low cost of analyses. However, the application of this technique for identification of dermatophytes poses difficulties. They are caused by the natural biological complexity of filamentous fungi, very slow growth of cultures, and frequent production of pigments. Furthermore, identification of dermatophytes with this technique is a challenge due to the lack of a clear species definition for some taxa or within certain species complexes. A review of scientific literature indicates that the reliability of identification of dermatophytes based on MALDI-TOF MS is in the range between 13.5 and 100%. This variability is determined by many critical factors associated with routine laboratory procedures, i.e. the type of culture medium, incubation time, protein extraction technique, type of device, or version of the reference spectrum library. Despite these numerous limitations, the MALDI-TOF MS method is part of the significant technical progress in mycological diagnostics and an alternative to the time-consuming and labor-intensive identification of dermatophytes based on morphological traits and DNA sequencing. Nevertheless, before the technique can be implemented into routine diagnostic tests, it is necessary to expand the reference spectra library and develop procedures for direct analysis of dermatological samples.
1. Introduction. 2. Identification of microorganisms using the MALDI-TOF MS method. 3. MALDI TOF MS in mycological identification. 4. Critical factors in identification of dermatophytes with the MALDI-TOF method. 4.1. Impact of the microbiological medium. 4.2. Impact of the incubation time. 4.3. Impact of the protein extraction procedure and preparation of the matrix. 4.4. Impact of the mass spectrometry apparatus. 4.5. Impact of the reference spectrum library. 4.6. Impact of the spectrum comparison algorithm. 4.7. Impact of taxonomic changes. 5. Prospects for the development of MALDI-TOF MS in mycological diagnostics. 6. Summary
</abstract>

The MALDI-TOF MS method is a new technique, which is being increasingly used in clinical laboratories for identification of microorganisms. The wide interest in this method has been aroused by its high accuracy, instantaneous identification results, and relatively low cost of analyses. However, the application of this technique for identification of dermatophytes poses difficulties. They are caused by the natural biological complexity of filamentous fungi, very slow growth of cultures, and frequent production of pigments. Furthermore, identification of dermatophytes with this technique is a challenge due to the lack of a clear species definition for some taxa or within certain species complexes. A review of scientific literature indicates that the reliability of identification of dermatophytes based on MALDI-TOF MS is in the range between 13.5 and 100%. This variability is determined by many critical factors associated with routine laboratory procedures, i.e. the type of culture medium, incubation time, protein extraction technique, type of device, or version of the reference spectrum library. Despite these numerous limitations, the MALDI-TOF MS method is part of the significant technical progress in mycological diagnostics and an alternative to the time-consuming and labor-intensive identification of dermatophytes based on morphological traits and DNA sequencing. Nevertheless, before the technique can be implemented into routine diagnostic tests, it is necessary to expand the reference spectra library and develop procedures for direct analysis of dermatological samples.
1. Introduction. 2. Identification of microorganisms using the MALDI-TOF MS method. 3. MALDI TOF MS in mycological identification. 4. Critical factors in identification of dermatophytes with the MALDI-TOF method. 4.1. Impact of the microbiological medium. 4.2. Impact of the incubation time. 4.3. Impact of the protein extraction procedure and preparation of the matrix. 4.4. Impact of the mass spectrometry apparatus. 4.5. Impact of the reference spectrum library. 4.6. Impact of the spectrum comparison algorithm. 4.7. Impact of taxonomic changes. 5. Prospects for the development of MALDI-TOF MS in mycological diagnostics. 6. Summary

Application Of The Maldi-Tof Ms Technique For Identification Of Dermatophytes

Advancements of Microbiology

This work is licensed under the Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

<trans-abstract xml:lang="pl" xmlns="http://www.w3.org/1999/xhtml">

Metoda MALDI-TOF MS jest nowym i coraz częściej wykorzystywanym w laboratoriach klinicznych narzędziem do identyfikacji drobnoustrojów. Szerokie zainteresowanie tą metodą wynika z jej wysokiej dokładności, szybkości uzyskiwania wyników identyfikacji mikroorganizmów oraz stosunkowo niskiego kosztu analiz. Implementacja tej techniki do identyfikacji dermatofitów jest jednak trudna. Trudności te spowodowane są naturalną złożonością biologiczną grzybów strzępkowych, bardzo wolnym tempem wzrostu drobnoustrojów i częstym wytwarzaniem pigmentów. Ponadto, identyfikacja dermatofitów tą techniką stanowi wyzwanie ze względu na brak jasnej definicji gatunku dla niektórych taksonów lub w obrębie niektórych kompleksów gatunkowych. Przegląd literatury naukowej wskazuje, że wiarygodność identyfikacji dermatofitów opartej na MALDI-TOF MS waha się między 13,5 a 100%. Liczne czynniki krytyczne związane z rutynowymi procedurami laboratoryjnymi, tj. rodzajem podłoża hodowlanego, czasem inkubacji, techniką ekstrakcji białek, typem urządzenia czy wersją biblioteki widm referencyjnych, warunkują taką zmienność w uzyskiwanych wynikach. Pomimo wielu ograniczeń metoda MALDI-TOF MS stanowi istotny postęp techniczny w diagnostyce mykologicznej i alternatywę dla czasochłonnej i pracochłonnej identyfikacji dermatofitów opartej o cechy morfologiczne oraz sekwencjonowanie DNA. Niemniej jednak zanim zostanie wdrożona do rutynowych badań diagnostycznych, konieczne jest rozszerzenie biblioteki widm referencyjnych dermatofitów, a także opracowanie procedur analizy bezpośredniej z próbek dermatologicznych.
1. Wprowadzenie. 2. Identyfikacja drobnoustrojów z zastosowaniem metody MALDI-TOF MS. 3. MALDI TOF MS w diagnostyce mykologicznej. 4. Czynniki krytyczne identyfikacji dermatofitów metodą MALDI-TOF. 4.1. Wpływ stosowanego podłoża mikrobiologicznego. 4.2. Wpływ czasu inkubacji. 4.3. Wpływ procedury ekstrakcji białek i przygotowania matrycy. 4.4. Wpływ stosowanych urządzeń do spektrometrii masowej. 4.5. Wpływ biblioteki widm referencyjnych. 4.6. Wpływ algorytmu porównywania widm. 4.7. Wpływ zmian taksonomicznych. 5. Perspektywy rozwoju MALDI-TOF MS w diagnostyce mykologicznej. 6. Podsumowanie
</trans-abstract>

Metoda MALDI-TOF MS jest nowym i coraz częściej wykorzystywanym w laboratoriach klinicznych narzędziem do identyfikacji drobnoustrojów. Szerokie zainteresowanie tą metodą wynika z jej wysokiej dokładności, szybkości uzyskiwania wyników identyfikacji mikroorganizmów oraz stosunkowo niskiego kosztu analiz. Implementacja tej techniki do identyfikacji dermatofitów jest jednak trudna. Trudności te spowodowane są naturalną złożonością biologiczną grzybów strzępkowych, bardzo wolnym tempem wzrostu drobnoustrojów i częstym wytwarzaniem pigmentów. Ponadto, identyfikacja dermatofitów tą techniką stanowi wyzwanie ze względu na brak jasnej definicji gatunku dla niektórych taksonów lub w obrębie niektórych kompleksów gatunkowych. Przegląd literatury naukowej wskazuje, że wiarygodność identyfikacji dermatofitów opartej na MALDI-TOF MS waha się między 13,5 a 100%. Liczne czynniki krytyczne związane z rutynowymi procedurami laboratoryjnymi, tj. rodzajem podłoża hodowlanego, czasem inkubacji, techniką ekstrakcji białek, typem urządzenia czy wersją biblioteki widm referencyjnych, warunkują taką zmienność w uzyskiwanych wynikach. Pomimo wielu ograniczeń metoda MALDI-TOF MS stanowi istotny postęp techniczny w diagnostyce mykologicznej i alternatywę dla czasochłonnej i pracochłonnej identyfikacji dermatofitów opartej o cechy morfologiczne oraz sekwencjonowanie DNA. Niemniej jednak zanim zostanie wdrożona do rutynowych badań diagnostycznych, konieczne jest rozszerzenie biblioteki widm referencyjnych dermatofitów, a także opracowanie procedur analizy bezpośredniej z próbek dermatologicznych.
1. Wprowadzenie. 2. Identyfikacja drobnoustrojów z zastosowaniem metody MALDI-TOF MS. 3. MALDI TOF MS w diagnostyce mykologicznej. 4. Czynniki krytyczne identyfikacji dermatofitów metodą MALDI-TOF. 4.1. Wpływ stosowanego podłoża mikrobiologicznego. 4.2. Wpływ czasu inkubacji. 4.3. Wpływ procedury ekstrakcji białek i przygotowania matrycy. 4.4. Wpływ stosowanych urządzeń do spektrometrii masowej. 4.5. Wpływ biblioteki widm referencyjnych. 4.6. Wpływ algorytmu porównywania widm. 4.7. Wpływ zmian taksonomicznych. 5. Perspektywy rozwoju MALDI-TOF MS w diagnostyce mykologicznej. 6. Podsumowanie

{"article-title":"Application Of The Maldi-Tof Ms Technique For Identification Of Dermatophytes"}

The MALDI-TOF MS method is a new technique, which is being increasingly used in clinical laboratories for identification of microorganisms. The wide interest...

Application Of The Maldi-Tof Ms Technique For Identification Of Dermatophytes

Article Category: article

Published Online: Oct 12, 2020

Page range: 315 - 324

Received: Apr 01, 2020

Accepted: Jul 01, 2020

DOI: https://doi.org/10.21307/PM-2020.59.3.23

© 2020 Sebastian Gnat et al., published by Sciendo

This work is licensed under the Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.