JP7057973B2 - Microorganism identification device and microorganism identification method - Google Patents
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Description
本発明は、微生物を識別する微生物識別装置および微生物識別方法に関する。 The present invention relates to a microorganism identification device and a microorganism identification method for identifying microorganisms.
微生物を同定するためにMALDI-MS(マトリックス支援レーザ脱離イオン化質量分析法)が用いられる。MALDI-MSによる微生物同定システム(以下、MALDI-MSシステムと呼ぶ。)は、迅速性および低コスト性に優れ、近年、臨床現場で急速に普及している。現時点では、臨床現場においては、MALDI-MSシステムによる微生物同定は種レベルの識別に留まっている。一方で、学術研究においては、微生物が菌株レベルで識別されたことが報告されている(例えば、非特許文献1参照)。 MALDI-MS (matrix-assisted laser desorption / ionization mass spectrometry) is used to identify microorganisms. The MALDI-MS-based microbial identification system (hereinafter referred to as the MALDI-MS system) is excellent in speed and low cost, and has rapidly become widespread in clinical practice in recent years. At present, in clinical practice, microbial identification by the MALDI-MS system is limited to species-level identification. On the other hand, in academic studies, it has been reported that microorganisms were identified at the strain level (see, for example, Non-Patent Document 1).
非特許文献1においては、種々のサルモネラ菌のマススペクトルから、所定のタンパク質の質量電荷比に対応する12種類のピークが血清型または株を識別するための識別マーカとして抽出される。ここで、各識別マーカは、血清型または株ごとに異なる複数の理論的な質量電荷比を有する。そこで、抽出された12種類の識別マーカにそれぞれ対応する12個の質量電荷比の組み合わせに基づいてサルモネラ菌の血清型または株が識別される。
In
各識別マーカの1個の質量電荷比に対応するピークがマススペクトルに発現し、同識別マーカの他の質量電荷比に対応するピークがマススペクトルに発現しない場合には、発現した1個のピークを当該識別マーカとして抽出することにより、高い精度で株を識別することができる。しかしながら、何らかの原因により、いずれかの識別マーカの複数の質量電荷比にそれぞれ対応する複数のピークがマススペクトルに発現することがある。この場合、1個のピークを識別マーカとして抽出することができない。そのため、血清型または株の識別の精度が低下する。 When the peak corresponding to one mass-to-charge ratio of each identification marker appears in the mass spectrum and the peak corresponding to the other mass-to-charge ratio of the identification marker does not appear in the mass spectrum, one peak expressed appears. Can be identified with high accuracy by extracting as the identification marker. However, for some reason, a plurality of peaks corresponding to a plurality of mass-to-charge ratios of any of the identification markers may appear in the mass spectrum. In this case, one peak cannot be extracted as an identification marker. Therefore, the accuracy of serotype or strain identification is reduced.
本発明の目的は、血清型または株の識別の精度が低下することを防止することが可能な微生物識別装置および微生物識別方法を提供することである。 An object of the present invention is to provide a microorganism identification device and a microorganism identification method capable of preventing a decrease in the accuracy of identification of a serotype or a strain.
本発明者らは、100種類を超える既知の血清型または株に属する微生物を含む試料を準備し、複数の識別マーカを用いて当該微生物の血清型または株の識別を行った。そして、特定の識別マーカについては、多数の血清型または株において複数のピークがマススペクトルに発現するものの、識別マーカとして理論的に発現するべきピークは他のピークよりも大きい検出強度でかつ高い再現性で発現するという知見を得た。この知見に基づいて、以下の本発明に想到した。 The present inventors prepared a sample containing a microorganism belonging to more than 100 known serotypes or strains, and identified the serotype or strain of the microorganism using a plurality of identification markers. And, for a specific identification marker, although multiple peaks are expressed in the mass spectrum in many serotypes or strains, the peak that should be theoretically expressed as an identification marker has a higher detection intensity and higher reproduction than the other peaks. We obtained the finding that it is expressed by sex. Based on this finding, the following invention was conceived.
(1)第1の発明に係る微生物識別装置は、種および属が既知でかつ血清型または株が未知である微生物の血清型または株を識別する微生物識別装置であって、質量電荷比について複数の理論値を有する1以上のマーカタンパクが、血清型または株ごとにいずれの理論値で検出されるかを示す理論情報を取得する理論情報取得部と、1以上のマーカタンパクのうち、同一の血清型または株についての特定の理論値におけるピークの検出強度が他の理論値におけるピークの検出強度よりも大きいマーカタンパクを特定する特定部と、識別対象の微生物を含む試料のマススペクトルにおけるピークの質量電荷比とピークの検出強度との対応関係を示すピークリストを取得するピークリスト取得部と、ピークリストにおいて、特定されたマーカタンパクについては、強度がより大きいピークのみが検出されたと判定する判定部と、理論情報、ピークリストおよび判定部による判定の結果に基づいて識別対象の微生物の血清型または株を識別する識別部とを備える。 (1) The microorganism identification device according to the first invention is a microorganism identification device for identifying a serotype or strain of a microorganism whose species and genus is known and whose serotype or strain is unknown, and has a plurality of mass-charge ratios. Of the one or more marker proteins, the same as the theoretical information acquisition unit that acquires theoretical information indicating which theoretical value the one or more marker proteins having the theoretical values of are detected for each serotype or strain. The detection intensity of the peak at a specific theoretical value for a serotype or strain is greater than the detection intensity of the peak at other theoretical values. A peak list acquisition unit that acquires a peak list showing the correspondence between the mass charge ratio and the peak detection intensity, and a determination that only peaks with higher intensity are detected for the specified marker protein in the peak list. A unit and an identification unit that identifies the serotype or strain of the microorganism to be identified based on the theoretical information, the peak list, and the result of the determination by the determination unit.
この微生物識別装置においては、質量電荷比について複数の理論値を有する1以上のマーカタンパクが、血清型または株ごとにいずれの理論値で検出されるかを示す理論情報が取得される。1以上のマーカタンパクのうち、同一の血清型または株についての特定の理論値におけるピークの検出強度が他の理論値におけるピークの検出強度よりも大きいマーカタンパクが特定される。識別対象の微生物を含む試料のマススペクトルにおけるピークの質量電荷比とピークの検出強度との対応関係を示すピークリストが取得される。 In this microorganism identification device, theoretical information indicating which theoretical value one or more marker proteins having a plurality of theoretical values for mass-to-charge ratio is detected for each serotype or strain is acquired. Among one or more marker proteins, a marker protein in which the detection intensity of a peak at a specific theoretical value for the same serotype or strain is larger than the detection intensity of a peak at another theoretical value is specified. A peak list showing the correspondence between the mass-to-charge ratio of the peak and the detection intensity of the peak in the mass spectrum of the sample containing the microorganism to be identified is acquired.
ここで、本発明者らの知見によれば、特定されたマーカタンパクについては、マススペクトルに複数のピークが検出された場合、強度がより大きいピークは理論的に発現するべきピークである可能性が極めて高い。そこで、ピークリストにおいて、特定されたマーカタンパクについては、複数のピークが検出された場合、強度がより大きいピークのみが検出されたと判定される。理論情報、ピークリストおよび判定の結果に基づいて識別対象の微生物の血清型または株が識別される。 Here, according to the findings of the present inventors, for the identified marker protein, when a plurality of peaks are detected in the mass spectrum, the peak having a higher intensity may be the peak that should be theoretically expressed. Is extremely high. Therefore, in the peak list, when a plurality of peaks are detected for the specified marker protein, it is determined that only the peak having a higher intensity is detected. The serotype or strain of the microorganism to be identified is identified based on theoretical information, a peak list, and the results of the determination.
この構成によれば、特定のマーカタンパクに対応する不要なピークが発現した場合でも、当該不要なピークに起因する株の誤識別が発生する確率を低減することができる。これにより、血清型または株の識別の精度が低下することを防止することができる。 According to this configuration, even when an unnecessary peak corresponding to a specific marker protein is expressed, the probability that a strain is misidentified due to the unnecessary peak can be reduced. This can prevent the accuracy of serotype or strain identification from being reduced.
(2)微生物識別装置は、血清型または株の種類と、当該血清型または株に対するマーカタンパクの各理論値におけるピークの複数の検出強度との関係を示す事前情報を取得する事前情報取得部をさらに備え、特定部は、事前情報に基づいてマーカタンパクを特定してもよい。この場合、同一の血清型または株についての特定の理論値におけるピークの検出強度が他の理論値におけるピークの検出強度よりも大きいマーカタンパクを容易に特定することができる。 (2) The microorganism identification device includes a prior information acquisition unit that acquires prior information indicating the relationship between the type of serotype or strain and the multiple detection intensities of peaks at each theoretical value of the marker protein for the serotype or strain. Further, the specific unit may specify the marker protein based on the prior information. In this case, it is possible to easily identify a marker protein in which the detection intensity of the peak at a specific theoretical value for the same serotype or strain is larger than the detection intensity of the peak at another theoretical value.
(3)特定部は、識別対象の微生物がサルモネラ菌である場合、理論情報の1以上のマーカタンパクのうち、少なくともgnsマーカタンパクを特定してもよい。この場合、同一の血清型または株についての特定の理論値におけるピークの検出強度が他の理論値におけるピークの検出強度よりも大きいマーカタンパクとして少なくともgnsマーカタンパクを容易に特定することができる。 (3) When the microorganism to be identified is Salmonella, the specific portion may specify at least gns marker protein among one or more marker proteins in the theoretical information. In this case, at least the gns marker protein can be easily identified as a marker protein in which the detection intensity of the peak at a specific theoretical value for the same serotype or strain is larger than the detection intensity of the peak at another theoretical value.
(4)第2の発明に係る微生物識別方法は、種および属が既知でかつ血清型または株が未知である微生物の血清型または株を識別する微生物識別方法であって、質量電荷比について複数の理論値を有する1以上のマーカタンパクが、血清型または株ごとにいずれの理論値で検出されるかを示す理論情報を取得するステップと、1以上のマーカタンパクのうち、同一の血清型または株についての特定の理論値におけるピークの検出強度が他の理論値におけるピークの検出強度よりも大きいマーカタンパクを特定するステップと、識別対象の微生物を含む試料のマススペクトルにおけるピークの質量電荷比とピークの検出強度との対応関係を示すピークリストを取得するステップと、ピークリストにおいて、特定されたマーカタンパクについては、強度がより大きいピークのみが検出されたと判定するステップと、理論情報、ピークリストおよび判定の結果に基づいて識別対象の微生物の血清型または株を識別するステップとを含む。 (4) The microorganism identification method according to the second invention is a microorganism identification method for identifying a serotype or strain of a microorganism whose species and genus is known and whose serotype or strain is unknown, and has a plurality of mass-charge ratios. Steps to obtain theoretical information indicating which theoretical value one or more marker proteins having the theoretical values of are detected for each serotype or strain, and one or more marker proteins of the same serotype or The steps to identify marker proteins whose peak detection intensity at a particular theoretical value for a strain is greater than the peak detection intensity at other theoretical values, and the mass-charge ratio of the peak in the mass spectrum of a sample containing the microorganism to be identified. A step to acquire a peak list showing the correspondence with the peak detection intensity, a step to determine that only a peak having a higher intensity is detected for the identified marker protein in the peak list, theoretical information, and a peak list. And the step of identifying the serotype or strain of the microorganism to be identified based on the result of the determination.
この方法によれば、特定のマーカタンパクに対応する不要なピークが発現した場合でも、当該不要なピークに起因する株の誤識別が発生する確率を低減することができる。これにより、血清型または株の識別の精度が低下することを防止することができる。 According to this method, even when an unnecessary peak corresponding to a specific marker protein is expressed, the probability that a strain is misidentified due to the unnecessary peak can be reduced. This can prevent the accuracy of serotype or strain identification from being reduced.
(5)微生物識別方法は、血清型または株の種類と、当該血清型または株に対するマーカタンパクの各理論値におけるピークの複数の検出強度との関係を示す事前情報を取得するステップをさらに含み、マーカタンパクを特定するステップは、事前情報に基づいてマーカタンパクを特定することを含んでもよい。この場合、同一の血清型または株についての特定の理論値におけるピークの検出強度が他の理論値におけるピークの検出強度よりも大きいマーカタンパクを容易に特定することができる。 (5) The microbial identification method further comprises the step of acquiring prior information indicating the relationship between the type of serotype or strain and the multiple detection intensities of peaks at each theoretical value of the marker protein for the serotype or strain. The step of identifying the marker protein may include identifying the marker protein based on prior information. In this case, it is possible to easily identify a marker protein in which the detection intensity of the peak at a specific theoretical value for the same serotype or strain is larger than the detection intensity of the peak at another theoretical value.
(6)マーカタンパクを特定するステップは、識別対象の微生物がサルモネラ菌である場合、理論情報の1以上のマーカタンパクのうち、少なくともgnsマーカタンパクを特定することを含んでもよい。この場合、同一の血清型または株についての特定の理論値におけるピークの検出強度が他の理論値におけるピークの検出強度よりも大きいマーカタンパクとして少なくともgnsマーカタンパクを容易に特定することができる。 (6) When the microorganism to be identified is Salmonella, the step of identifying the marker protein may include identifying at least the gns marker protein from one or more of the marker proteins in the theoretical information. In this case, at least the gns marker protein can be easily identified as a marker protein in which the detection intensity of the peak at a specific theoretical value for the same serotype or strain is larger than the detection intensity of the peak at another theoretical value.
本発明によれば、血清型または株の識別の精度が低下することを防止することが可能になる。 According to the present invention, it is possible to prevent a decrease in the accuracy of serotype or strain identification.
(1)質量分析装置の構成
以下、本発明の実施の形態に係る微生物識別装置および微生物識別方法について図面を参照しながら詳細に説明する。図1は、本発明の一実施の形態に係る微生物識別装置を含む質量分析装置の構成を示す図である。図1に示すように、質量分析装置100は、処理装置10および分析部20を含む。分析部20は、MALDI(マトリックス支援レーザ脱離イオン化法)を用いて、微生物を含む種々の試料を質量分析することによりマススペクトルを生成する。
(1) Configuration of Mass Spectrometer The following, the microorganism identification apparatus and the microorganism identification method according to the embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a mass spectrometer including a microorganism identification device according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the
処理装置10は、CPU(中央演算処理装置)11、RAM(ランダムアクセスメモリ)12、ROM(リードオンリメモリ)13、記憶部14、操作部15、表示部16および入出力I/F(インターフェイス)17により構成される。CPU11、RAM12、ROM13、記憶部14、操作部15、表示部16および入出力I/F17はバス18に接続される。CPU11、RAM12およびROM13が微生物識別装置1を構成する。
The
RAM12は、CPU11の作業領域として用いられる。ROM13にはシステムプログラムが記憶される。記憶部14は、ハードディスクまたは半導体メモリ等の記憶媒体を含み、微生物識別プログラムを記憶する。CPU11が記憶部14に記憶された微生物識別プログラムをRAM12上で実行することにより、後述する微生物識別処理が行われる。また、記憶部14は、試料に含まれる微生物の血清型または株を識別するための識別マーカリストを記憶する。識別マーカリストの詳細については後述する。
The
操作部15は、キーボード、マウスまたはタッチパネル等の入力デバイスである。表示部16は、液晶表示装置等の表示デバイスである。使用者は、操作部15を用いて微生物識別装置1に各種指示を行うことができる。表示部16は、微生物識別装置1による識別結果を表示可能である。入出力I/F17は、分析部20に接続される。
The
図2は、記憶部14に記憶された識別マーカリストの一例を示す図である。図2に示すように、識別マーカリストは、血清型または株の種類と、当該血清型または株を識別するための1以上の識別マーカとの対応関係を示すリストである。なお、識別マーカはマーカタンパクであり、識別マーカリストは、マーカタンパクの遺伝子解析等により作成される。本実施の形態においては、株の識別方法について説明するが、血清型の識別方法についても同様である。
FIG. 2 is a diagram showing an example of an identification marker list stored in the
図2の例においては、2種類の識別マーカとして識別マーカMa,Mbが含まれる。また、識別マーカMaは、株の種類によって異なる理論的な質量電荷比「A1」または「A2」を有する。識別マーカMbは、株の種類によって異なる理論的な質量電荷比「B1」、「B2」または「B3」を有する。各質量電荷比には、株ごとに「1」または「0」の理論値が付与される。理論値「1」が付与された質量電荷比には、対応する株のマススペクトルにピークが発現する。一方、理論値「0」が付与された質量電荷比には、対応する株のマススペクトルにピークが発現しない。 In the example of FIG. 2, the identification markers Ma and Mb are included as the two types of identification markers. Further, the identification marker Ma has a theoretical mass-to-charge ratio "A1" or "A2" that differs depending on the type of strain. The identification marker Mb has a theoretical mass-to-charge ratio "B1", "B2" or "B3" which varies depending on the type of strain. A theoretical value of "1" or "0" is given to each mass-to-charge ratio for each strain. At the mass-to-charge ratio to which the theoretical value "1" is given, a peak appears in the mass spectrum of the corresponding strain. On the other hand, in the mass-to-charge ratio to which the theoretical value "0" is given, no peak appears in the mass spectrum of the corresponding strain.
具体的には、「株X」においては、識別マーカMa,Mbとして質量電荷比「A1」および「B1」にそれぞれピークが発現し、質量電荷比「A2」、「B2」および「B3」にはピークが発現しない。「株Y」においては、識別マーカMa,Mbとして質量電荷比「A1」および「B2」にそれぞれピークが発現し、質量電荷比「A2」、「B1」および「B3」にはピークが発現しない。「株Z」においては、識別マーカMa,Mbとして質量電荷比「A2」および「B3」にそれぞれピークが発現し、質量電荷比「A1」、「B1」および「B2」にはピークが発現しない。 Specifically, in "Strain X", peaks appear in the mass-to-charge ratios "A1" and "B1" as identification markers Ma and Mb, respectively, and the mass-to-charge ratios "A2", "B2" and "B3" respectively. Does not show a peak. In "Strain Y", peaks appear in the mass-to-charge ratios "A1" and "B2" as identification markers Ma and Mb, respectively, and no peaks appear in the mass-to-charge ratios "A2", "B1" and "B3". .. In "Strain Z", peaks appear in the mass-to-charge ratios "A2" and "B3" as identification markers Ma and Mb, respectively, and no peaks appear in the mass-to-charge ratios "A1", "B1" and "B2". ..
図2の識別マーカリストを用いた株の識別方法を説明する。まず、識別対象の株に由来する微生物を含む試料のマススペクトルが分析部20により生成される。次に、生成されたマススペクトルに基づいて、ピークリストが作成される。なお、ピークリストは、ピークの質量電荷比とピークの検出強度との対応関係を示すリストである。続いて、作成されたピークリストから識別マーカMa,Mbの質量電荷比の許容誤差範囲内に含まれるピークが抽出される。
A method for identifying strains using the identification marker list of FIG. 2 will be described. First, the
図3は、抽出されたピークの一例を示す図である。図3の例では、「試料1」については、質量電荷比「A1」および「B2」にそれぞれピークが抽出され、質量電荷比「A2」、「B1」および「B3」にはピークが抽出されない。「試料2」については、質量電荷比「A2」および「B3」にそれぞれピークが抽出され、質量電荷比「A1」、「B1」および「B2」にはピークが抽出されない。「試料3」については、質量電荷比「A1」、「B1」および「B2」にそれぞれピークが抽出され、質量電荷比「A2」および「B3」にはピークが抽出されない。
FIG. 3 is a diagram showing an example of the extracted peak. In the example of FIG. 3, for "
図3のピークと、図2の識別マーカリストとの比較により株の識別が行われる。具体的には、比較の結果、「試料1」の株は「株Y」であると識別され、「試料2」の株は「株Z」であると識別される。しかしながら、「試料3」については、識別マーカMbに対応するピークが質量電荷比「B1」および「B2」の両方に抽出されている。そのため、「試料3」の株は「株X」であるのか、「株Y」であるのかを識別することができない。この場合、株の識別の精度が低下する。
Strains are identified by comparing the peak in FIG. 3 with the identification marker list in FIG. Specifically, as a result of comparison, the strain of "
一方で、本発明者らは、特定の識別マーカについては、複数のピークが発現する場合でも、理論的に発現するべきピークは他のピークよりも大きい検出強度でかつ高い再現性で発現するという知見を得た。そこで、微生物識別装置1は、特定の識別マーカに対応して複数のピークが検出された場合、各ピークの検出強度の大きさに基づいてピークの取捨選択を行うことにより、不要なピークの発現による株の識別の精度の低下を防止する。
On the other hand, the present inventors say that for a specific identification marker, even when a plurality of peaks are expressed, the peak that should be theoretically expressed is expressed with a higher detection intensity and higher reproducibility than the other peaks. I got the knowledge. Therefore, when a plurality of peaks are detected corresponding to a specific identification marker, the
(2)事前情報
微生物識別装置1は、種および属が既知でかつ株が未知である微生物を識別対象とするが、測定対象の微生物の株を識別する前に、既知の複数の株を用いて生成された事前情報を取得する。事前情報は、1以上の識別マーカについて、株の種類と、当該株に対する識別マーカの各質量電荷比におけるピークの複数の検出強度との関係を含む情報である。
(2) Prior information The
図4は、タンパク質gns(N-アセチルグルコサミン-6-スルファターゼ:N-acetylglucosamine-6-sulfatase)を識別マーカとしたときの事前情報の一例を示す図である。図4の事前情報は、「株1」~「株33」に属するサルモネラ菌を含む複数の試料が質量分析されることにより生成される。
FIG. 4 is a diagram showing an example of prior information when the protein gns (N-acetylglucosamine-6-sulfatase) is used as a discrimination marker. The prior information in FIG. 4 is generated by mass spectrometry of a plurality of samples containing Salmonella belonging to "
図4(a)に示すように、gns識別マーカは理論的に質量電荷比「6483.51」および「6511.56」を有する。以下、質量電荷比「6483.51」および「6511.56」をそれぞれ質量電荷比「M1」および「M2」と呼ぶ。また、図4(a)においては、「株1」~「株33」に対応する質量電荷比「M1」および「M2」におけるピークの検出確率が記載されている。
As shown in FIG. 4 (a), the gns identification marker theoretically has a mass-to-charge ratio of "6483.51" and "6511.56". Hereinafter, the mass-to-charge ratios “6483.51” and “6511.56” are referred to as mass-to-charge ratios “M1” and “M2”, respectively. Further, in FIG. 4A, the detection probabilities of the peaks at the mass-to-charge ratios “M1” and “M2” corresponding to “
具体的には、各株について4個の試料が準備され、4個の試料のうち、各質量電荷比におけるピークが検出された試料の数に基づいて検出確率が評価される。各質量電荷比においてピークが検出された試料の数が4個、3個、2個、1個および0個である場合、当該質量電荷比におけるピークの検出確率はそれぞれ100%、75%、50%、25%および0%となる。 Specifically, four samples are prepared for each strain, and the detection probability is evaluated based on the number of samples in which the peak at each mass-to-charge ratio is detected among the four samples. When the number of samples in which peaks are detected at each mass-to-charge ratio is 4, 3, 2, 1, and 0, the detection probabilities of peaks at the mass-to-charge ratio are 100%, 75%, and 50, respectively. %, 25% and 0%.
図4(b),(c)には、それぞれ「株1」および「株18」において検出されたピークの強度が示される。図4(b)の例では、「株1」についての4個の試料において、質量電荷比「M1」および「M2」にピークが検出されたので、質量電荷比「M1」および「M2」の各々におけるピークの検出確率は100%となる。
FIGS. 4 (b) and 4 (c) show the intensity of the peaks detected in "
図4(c)の例では、「株18」についての4個の試料において質量電荷比「M1」にピークが検出されたので、質量電荷比「M1」におけるピークの検出確率は100%となる。一方、「株18」についての1個の試料において質量電荷比「M2」にピークが検出されたが、他の3個の試料においては質量電荷比「M2」にピークが検出されなかったので、質量電荷比「M2」におけるピークの検出確率は25%となる。
In the example of FIG. 4C, since the peak was detected in the mass-to-charge ratio “M1” in the four samples of “
さらに、図4(a)においては、識別マーカとして理論的に発現するべきピークの質量電荷比に対応する枠がハッチングパターンにより強調表示されている。例えば、「株1」については、質量電荷比「M1」のピークが理論的に発現するべきピークである。そのため、質量電荷比「M1」に対応する枠がハッチングパターンにより強調表示されている。
Further, in FIG. 4A, the frame corresponding to the mass-to-charge ratio of the peak theoretically to be expressed as an identification marker is highlighted by the hatch pattern. For example, for "
ここで、事前情報によると、図4の識別マーカについては、「株1」のように100%の確率で質量電荷比「M1」および「M2」の両方にピークが検出される場合でも、図4(b)に示すように、理論的に発現するべきピークの検出強度は他のピークの検出強度よりも大きいことが示される。図4(c)の「株18」ならびに他の「株2」~「株17」および「株19」~「株33」においても同様である。
Here, according to the prior information, regarding the identification marker in FIG. 4, even when a peak is detected in both the mass-to-charge ratios “M1” and “M2” with a 100% probability as in “
そこで、微生物識別装置1は、図4の識別マーカ(具体的にはgns識別マーカ)については、質量電荷比「M1」および「M2」の両方にピークが検出された場合、検出強度がより大きいピークを選択し、他のピークを消去する。これにより、不要なピークに起因する株の誤識別が発生する確率を低減することができる。
Therefore, the
(3)微生物識別処理
図5は、微生物識別装置1の構成を示す図である。図6は、微生物識別プログラムにより行われる微生物識別処理のアルゴリズムを示すフローチャートである。図5に示すように、微生物識別装置1は、機能部として、事前情報取得部A、理論情報取得部B、特定部C、ピークリスト取得部D、判定部Eおよび識別部Fを含む。
(3) Microorganism identification process FIG. 5 is a diagram showing a configuration of a
図1のCPU11が記憶装置14に記憶された微生物識別プログラムを実行することにより、微生物識別装置1の機能部が実現される。微生物識別装置1の機能部の一部または全てが電子回路等のハードウエアにより実現されてもよい。以下、図5の微生物識別装置1ならびに図6のフローチャートを用いて微生物識別処理を説明する。
The functional unit of the
事前情報取得部Aは、図4の事前情報を分析部20から取得する(ステップS1)。事前情報が記憶部14または他の記憶装置に記憶されている場合には、事前情報取得部Aは事前情報を記憶部14または他の記憶装置から取得してもよい。理論情報取得部Bは、記憶部14から識別マーカリストを取得する(ステップS2)。識別マーカリストが他の記憶装置に記憶されている場合には、理論情報取得部Bは識別マーカリストを他の記憶装置から取得してもよい。
The advance information acquisition unit A acquires the advance information of FIG. 4 from the analysis unit 20 (step S1). When the prior information is stored in the
ステップS1,S2は、いずれが先に実行されてもよいし、同時に実行されてもよい。ステップS1,S2の後、特定部Cは、ステップS2で取得された識別マーカリストにおける1以上の識別マーカのうち、ステップS1で取得された事前情報に含まれる識別マーカを特定する(ステップS3)。 Either of steps S1 and S2 may be executed first, or may be executed at the same time. After steps S1 and S2, the identification unit C identifies the identification marker included in the prior information acquired in step S1 among the one or more identification markers in the identification marker list acquired in step S2 (step S3). ..
ピークリスト取得部Dは、分析部20により生成された識別対象の微生物を含む試料のマススペクトルを取得する(ステップS4)。また、ピークリスト取得部Dは、ステップS4で取得されたマススペクトルからピークを検出することによりピークリストを取得する(ステップS5)。ステップS4,S5は、ステップS1~S3のいずれかよりも先に実行されてもよいし、同時に実行されてもよい。 The peak list acquisition unit D acquires the mass spectrum of the sample containing the microorganism to be identified generated by the analysis unit 20 (step S4). Further, the peak list acquisition unit D acquires the peak list by detecting the peak from the mass spectrum acquired in step S4 (step S5). Steps S4 and S5 may be executed before any one of steps S1 to S3, or may be executed at the same time.
判定部Eは、ステップS5で取得されたピークリストにおいて、ステップS3で特定された識別マーカについて、質量電荷比「M1」および「M2」の両方におけるピークが検出されたか否かを判定する(ステップS6)。質量電荷比「M1」および「M2」の両方におけるピークが検出されず、質量電荷比「M1」および「M2」の一方におけるピークのみが検出された場合、判定部EはステップS10に進む。両方のピークが検出された場合、判定部Eは、質量電荷比「M1」におけるピークの検出強度が質量電荷比「M2」におけるピークの検出強度よりも大きいか否かを判定する(ステップS7)。 The determination unit E determines whether or not a peak at both the mass-to-charge ratios “M1” and “M2” is detected for the identification marker identified in step S3 in the peak list acquired in step S5 (step). S6). If the peaks in both the mass-to-charge ratios "M1" and "M2" are not detected and only the peaks in one of the mass-to-charge ratios "M1" and "M2" are detected, the determination unit E proceeds to step S10. When both peaks are detected, the determination unit E determines whether or not the detection intensity of the peak at the mass-to-charge ratio “M1” is larger than the detection intensity of the peak at the mass-to-charge ratio “M2” (step S7). ..
質量電荷比「M1」におけるピークの検出強度が質量電荷比「M2」におけるピークの検出強度よりも大きい場合、判定部Eは、質量電荷比「M2」におけるピークを消去し(ステップS8)、ステップS10に進む。質量電荷比「M1」におけるピークの検出強度が質量電荷比「M2」におけるピークの検出強度よりも小さい場合、判定部Eは、質量電荷比「M1」におけるピークを消去し(ステップS9)、ステップS10に進む。 When the detection intensity of the peak at the mass-to-charge ratio “M1” is larger than the detection intensity of the peak at the mass-to-charge ratio “M2”, the determination unit E erases the peak at the mass-to-charge ratio “M2” (step S8). Proceed to S10. When the detection intensity of the peak at the mass-to-charge ratio “M1” is smaller than the detection intensity of the peak at the mass-to-charge ratio “M2”, the determination unit E erases the peak at the mass-to-charge ratio “M1” (step S9). Proceed to S10.
ステップS10で、識別部Fは、ステップS2で取得された識別マーカリスト、ステップS5で取得されたピークリストおよびステップS8,S9における判定結果に基づいて識別対象の微生物の株を識別する(ステップS10)。また、識別部Fは、識別結果を表示部16に表示させ(ステップS11)、微生物識別処理を終了する。
In step S10, the identification unit F identifies the strain of the microorganism to be identified based on the identification marker list acquired in step S2, the peak list acquired in step S5, and the determination results in steps S8 and S9 (step S10). ). Further, the identification unit F causes the
(4)効果
本実施の形態に係る微生物識別装置1においては、理論的な複数の質量電荷比を有する1以上の識別マーカが、株ごとにいずれの質量電荷比で検出されるかを示す識別マーカリストが理論情報取得部Bにより取得される。1以上の識別マーカのうち、同一の株についての特定の質量電荷比におけるピークの検出強度が他の質量電荷比におけるピークの検出強度よりも大きい識別マーカが特定部Cにより特定される。識別対象の微生物を含む試料のマススペクトルにおけるピークリストがピークリスト取得部Dにより取得される。
(4) Effect In the
ここで、特定部Cにより特定された識別マーカについては、マススペクトルに複数のピークが検出された場合、強度がより大きいピークは理論的に発現するべきピークである可能性が極めて高い。そこで、ピークリストにおいて、特定部Cにより特定された識別マーカについては、複数のピークが検出された場合、強度がより大きいピークのみが検出されたと判定部Eにより判定される。識別マーカリスト、ピークリストおよび判定部Eによる判定の結果に基づいて識別対象の微生物の株が識別部Fにより識別される。 Here, for the identification marker specified by the specific unit C, when a plurality of peaks are detected in the mass spectrum, it is highly possible that the peak having a higher intensity is the peak that should be theoretically expressed. Therefore, for the identification marker specified by the specific unit C in the peak list, when a plurality of peaks are detected, the determination unit E determines that only the peak having a higher intensity is detected. The strain of the microorganism to be identified is identified by the identification unit F based on the identification marker list, the peak list, and the result of the determination by the determination unit E.
この構成によれば、特定の識別マーカに対応する不要なピークが発現した場合でも、当該不要なピークに起因する株の誤識別が発生する確率を低減することができる。これにより、株の識別の精度が低下することを防止することができる。 According to this configuration, even when an unnecessary peak corresponding to a specific identification marker appears, the probability of misidentification of the strain due to the unnecessary peak can be reduced. As a result, it is possible to prevent the accuracy of stock identification from being lowered.
(5)他の実施の形態
上記実施の形態において、微生物識別装置1は事前情報取得部Aを含むが、本発明はこれに限定されない。サルモネラ菌の血清型または株の識別において、gnsを識別マーカとする場合には、事前情報が取得されなくてもよく、微生物識別装置1は事前情報取得部Aを含まなくてもよい。
(5) Other Embodiments In the above embodiment, the
1…微生物株識別装置,10…処理装置,11…CPU,12…RAM,13…ROM,14…記憶部,15…操作部,16…表示部,17…入出力I/F,18…バス,20…分析部,100…質量分析装置,A…事前情報取得部,B…理論情報取得部,C…特定部,D…ピークリスト取得部,E…判定部,F…識別部,Ma,Mb…識別マーカ 1 ... Microbial strain identification device, 10 ... Processing device, 11 ... CPU, 12 ... RAM, 13 ... ROM, 14 ... Storage unit, 15 ... Operation unit, 16 ... Display unit, 17 ... Input / output I / F, 18 ... Bus , 20 ... Analytical unit, 100 ... Mass spectrometer, A ... Prior information acquisition unit, B ... Theoretical information acquisition unit, C ... Specific unit, D ... Peak list acquisition unit, E ... Judgment unit, F ... Identification unit, Ma, Mb ... Identification marker
Claims (6)
質量電荷比について複数の理論値を有する1以上のマーカタンパクが、血清型または株ごとにいずれの理論値で検出されるかを示す理論情報を取得する理論情報取得部と、
前記1以上のマーカタンパクのうち、同一の血清型または株についての特定の理論値におけるピークの検出強度が他の理論値におけるピークの検出強度よりも大きいマーカタンパクを特定する特定部と、
識別対象の微生物を含む試料のマススペクトルにおけるピークの質量電荷比とピークの検出強度との対応関係を示すピークリストを取得するピークリスト取得部と、
前記ピークリストにおいて、前記特定されたマーカタンパクについては、強度がより大きいピークのみが検出されたと判定する判定部と、
前記理論情報、前記ピークリストおよび前記判定部による判定の結果に基づいて前記識別対象の微生物の血清型または株を識別する識別部とを備える、微生物識別装置。 A microbial identification device that identifies serotypes or strains of microorganisms whose species and genus are known and whose serotype or strain is unknown.
A theoretical information acquisition unit that acquires theoretical information indicating which theoretical value one or more marker proteins having a plurality of theoretical values for mass-to-charge ratio are detected for each serotype or strain, and
Among the above-mentioned one or more marker proteins, a specific portion that identifies a marker protein whose peak detection intensity at a specific theoretical value for the same serotype or strain is larger than that at another theoretical value.
A peak list acquisition unit that acquires a peak list showing the correspondence between the mass-to-charge ratio of the peak and the detection intensity of the peak in the mass spectrum of the sample containing the microorganism to be identified, and the peak list acquisition unit.
In the peak list, for the specified marker protein, a determination unit for determining that only a peak having a higher intensity is detected, and a determination unit.
A microorganism identification device comprising the identification unit for identifying the serotype or strain of the microorganism to be identified based on the theoretical information, the peak list, and the result of determination by the determination unit.
前記特定部は、前記事前情報に基づいてマーカタンパクを特定する、請求項1記載の微生物識別装置。 Further provided with a prior information acquisition unit for acquiring prior information indicating the relationship between the type of serotype or strain and the multiple detection intensities of peaks at each theoretical value of the marker protein for the serotype or strain.
The microorganism identification device according to claim 1, wherein the specific unit identifies a marker protein based on the prior information.
質量電荷比について複数の理論値を有する1以上のマーカタンパクが、血清型または株ごとにいずれの理論値で検出されるかを示す理論情報を取得するステップと、
前記1以上のマーカタンパクのうち、同一の血清型または株についての特定の理論値におけるピークの検出強度が他の理論値におけるピークの検出強度よりも大きいマーカタンパクを特定するステップと、
識別対象の微生物を含む試料のマススペクトルにおけるピークの質量電荷比とピークの検出強度との対応関係を示すピークリストを取得するステップと、
前記ピークリストにおいて、前記特定されたマーカタンパクについては、強度がより大きいピークのみが検出されたと判定するステップと、
前記理論情報、前記ピークリストおよび前記判定の結果に基づいて前記識別対象の微生物の血清型または株を識別するステップとを含む、微生物識別方法。 A method for identifying a microorganism that identifies a serotype or strain of a microorganism whose species and genus are known and whose serotype or strain is unknown.
Steps to obtain theoretical information indicating at which theoretical value one or more marker proteins having multiple theoretical values for mass-to-charge ratio are detected for each serotype or strain, and
Among the above-mentioned one or more marker proteins, a step of identifying a marker protein whose peak detection intensity at a specific theoretical value for the same serotype or strain is larger than that at another theoretical value.
The step of acquiring a peak list showing the correspondence between the mass-to-charge ratio of the peak and the detection intensity of the peak in the mass spectrum of the sample containing the microorganism to be identified, and
In the peak list, for the identified marker protein, a step of determining that only a peak having a higher intensity is detected, and
A method for identifying a microorganism, comprising the step of identifying the serotype or strain of the microorganism to be identified based on the theoretical information, the peak list, and the result of the determination.
前記マーカタンパクを特定するステップは、前記事前情報に基づいてマーカタンパクを特定することを含む、請求項4記載の微生物識別方法。 It further comprises the step of obtaining prior information indicating the relationship between the type of serotype or strain and the multiple detection intensities of peaks at each theoretical value of marker protein for that serotype or strain.
The microorganism identification method according to claim 4, wherein the step of identifying the marker protein comprises identifying the marker protein based on the prior information.
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