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基于mVOCs指纹图EESI-MS快速检测耐碳青霉烯类革兰阴性杆菌菌血症的研究

批准号:
82060391
项目类别:
地区科学基金项目
资助金额:
35.0 万元
负责人:
胡龙华
依托单位:
学科分类:
检验医学研究新技术与新方法
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
胡龙华

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
耐碳青霉烯类革兰阴性杆菌(CRO)菌血症患者病死率高,早期优化治疗是成功降低死亡率的关键。我们前期应用电喷雾萃取电离质谱(EESI-MS)检测患者血培养瓶中细菌挥发性代谢产物(mVOCs)时,发现有某些特定的信号分子(m/z 59,m/z 91),经证实这些分子为碳青霉烯酶水解亚胺培南产生的mVOCs。据此我们推测细菌水解碳青霉烯类药物能释放特定的mVOCs或形成特定的mVOCs指纹图,而特定的mVOCs指纹图可用于CRO菌血症的检测。本项目拟采用EESI-MS检测细菌水解碳青霉烯类药物产生的mVOCs,采用主成分分析各类型碳青霉烯酶特有的mVOCs标志物或mVOCs指纹图,采用多级串联质谱明确标志物的分子结构,建立mVOCs指纹图库检测CRO菌血症。旨在研发一种基于细菌水解碳青霉烯类药物产生的mVOCs指纹图,快速检测CRO菌血症的新方法,为早期合理用药和控制CRO菌血症提供依据
英文摘要
Bacteremia caused by carbapenem-resistant gram-negative bacilli (CRO) have a high morbidity and early optimization of treatment is the key to successful reduction of mortality. In our previous application of electrospray extraction ionization mass spectrometry (EESI-MS) to detect volatile organic compounds (mVOCs) in blood culture bottles, we found that certain blood molecules have specific signal molecules (m / z 59, m / z 91). Subsequent investigation have confirmed that these molecules are mVOCs produced by carbapenemase hydrolysis of imipenem. Based on this finding, we speculate that bacterial hydrolysis of carbapenems in blood cultures can release unique mVOCs or form unique mVOCs fingerprints, and characteristic mVOCs fingerprints can be used for CRO detection. This project intends to use EESI-MS to detect mVOCs produced by bacterial hydrolysis of carbapenems in blood culture bottles, and use principal components to analyze mVOCs markers or mVOCs fingerprints released by carbapenems hydrolyzed by various types of carbapenemases.Multi-stage tandem mass spectrometry was used to determine the molecular structure of the marker, and a fingerprint library of mVOCs was established to detect CRO bacteremia. The aim is to develop a new method based on fingerprints of mVOCs produced by bacterial hydrolysis of carbapenems to quickly detect CR0 bacteremia, and provide a basis for early rational drug use and control of CRO bacteremia.
细菌水解碳青霉烯类药物能释放特定的mVOCs或形成特定的mVOCs指纹图,而特定的mVOCs指纹图可用于CRO菌血症的快速检测。本课题应用GC-MS和GC-IMS等质谱技术结合主成分分析和化学计量学等方法,对CRKP和CREC为代表的CRO的特异性VOCs标记物或mVOCs指纹图进行了探讨。通过分析肺炎克雷伯菌和大肠埃希在常规培养条件下的挥发性代谢组学,并构建模拟血培养模型,结合二者的生长曲线,在细菌进入指数生长期时加入亚胺培南,探究其对挥发性代谢组学的影响,明确加入亚胺培南后两种病原菌的VOCs释放规律,初步筛查可能的碳青霉烯酶特异性VOCs信号峰。随后加入碳青霉烯酶抑制剂,进一步探究基于mVOCs指纹图的特异性改变从而识别碳青霉烯酶的酶型。在此基础上,本课题基于GC-MS技术发现3-甲基-1-丁醇是早期识别产KPC和NDM型碳青霉烯酶CRKP的特征性VOC生物标志物。其次,基于GC-IMS的非靶向挥发性代谢组学分析证实在TSB培养基或模拟血培养中,加入亚胺培南后mVOCs指纹图的特异性改变能有效识别产碳青霉烯的CRKP或CREC菌株。而在加入碳青霉烯酶抑制剂后,基于非靶向挥发性代谢组学分析有望进一步区分产A类或B类碳青霉烯酶的肺炎克雷伯菌。此外,基于GC-IMS的靶向分析再次证实,在TSB培养基中3-甲基-1-丁醇(二聚体)可作为早期识别产碳青霉烯酶肺炎克雷伯菌的VOC生物标志物,并发现在模拟血培养中,3-羟基-2-丁酮可作为产碳青霉烯酶肺炎克雷伯菌的潜在VOC生物标志物。综上所述,本研究在基于mVOCs指纹图的CRO快速质谱鉴定方面奠定了扎实的工作基础,为CRO的快速诊断提供了重要的实验室依据。本项目资助发表SCI论文5篇。培养硕士生1名(已取得硕士学位),在读博士生2位。项目投入经费35万元,支出27.6780万元,各项支出基本与预算相符。剩余经费7.3220万元,剩余经费计划用于本项目研究后续支出。
基于mVOCs指纹图快速质谱鉴定菌血症病原体的研究
  • 批准号:
    81460327
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
  • 资助金额:
    47.0万元
  • 批准年份:
    2014
  • 负责人:
    胡龙华
  • 依托单位:
国内基金
海外基金