Published May 4, 2021 | Version v1
Publication Open

Streptococcus suis serotyping by matrix-assisted laser desorption/ionization time-of-flight mass spectrometry

Creators

  • 1. Chulalongkorn University
  • 2. National Science and Technology Development Agency
  • 3. National Center for Genetic Engineering and Biotechnology
  • 4. Sakon Nakhon Rajabhat University
  • 5. Kasetsart University

Description

Streptococcus suis , particularly S . suis serotype 2 (SS2), is an important zoonotic pathogen causing meningitis in humans worldwide. Although the proper classification of the causative and pathogenic serotype is salutary for the clinical diagnosis, cross-reactions leading to the indistinguishability of serotypes by the current serotyping methods are significant limitations. In the present study, matrix-assisted laser desorption/ionization time-of-flight mass spectrometry (MALDI-TOF-MS) analysis of extracted peptides was developed to improve the classification of serotype of S . suis . The peptide mass fingerprint (PMFs) database of S . suis was generated from the whole-cell peptides of 32 reference strains of S . suis isolates obtained from pigs. Thirty-two human S . suis isolates from clinical cases in Thailand were used to validate this alternative serotyping method in direct comparison to the multiplex (m)PCR approach. All reference strains, representing 32 serotypes of S . suis , exhibited their individual PMFs patterns, thus allowing differentiation from one another. Highly pathogenic SS2 and SS14 were clearly differentiated from the otherwise serologically closely related SS1/2 and SS1, respectively. The developed MALDI-TOF-MS serotyping method correctly classified the serotype in 68.8% (22/32) of the same serotype isolates generated from the PMFs database; while the validity for the clinical human isolates was 62.5% (20/32). The agreement between the MALDI-TOF-MS and mPCR serotyping was moderate with a Kappa score of 0.522, considering that mPCR could correctly serotype up to 75%. The present study demonstrated that PMFs from the developed MALDI-TOF-MS-based method could successfully discriminate the previously indistinguishable highly pathogenic SS2 and SS14 from SS1/2 and SS1, respectively. Moreover, this serotyping method distinguished pathogenic SS6, and so is an alternative approach of choice to rapidly and reliably serotype clinically pathogenic S . suis isolates.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

العقدية الخبيثة، ولا سيما النمط المصلي S . suis 2 (SS2)، هو أحد مسببات الأمراض الحيوانية المصدر الهامة التي تسبب التهاب السحايا لدى البشر في جميع أنحاء العالم. على الرغم من أن التصنيف المناسب للنمط المصلي المسبب والمسبب للأمراض مفيد للتشخيص السريري، إلا أن التفاعلات المتقاطعة التي تؤدي إلى عدم إمكانية تمييز الأنماط المصلية بطرق التنميط المصلي الحالية هي قيود كبيرة. في هذه الدراسة، تم تطوير تحليل مطياف كتلة الامتزاز/التأين الليزري بمساعدة المصفوفة (MALDI - TOF - MS) للببتيدات المستخرجة لتحسين تصنيف النمط المصلي لـ S. suis . تم إنشاء قاعدة بيانات بصمة كتلة الببتيد (PMFs) لـ S. suis من ببتيدات الخلية الكاملة لـ 32 سلالة مرجعية من عزلات S. suis التي تم الحصول عليها من الخنازير. تم استخدام اثنين وثلاثين S . SUIS بشرية معزولة عن الحالات السريرية في تايلاند للتحقق من صحة طريقة التنميط المصلي البديلة هذه بالمقارنة المباشرة مع نهج تفاعل البوليميراز المتسلسل المتعدد (m). أظهرت جميع السلالات المرجعية، التي تمثل 32 نمطًا مصليًا من S. suis ، أنماط PMFs الفردية، مما يسمح بالتمايز عن بعضها البعض. تم تمييز SS2 و SS14 شديد الإمراض بشكل واضح عن SS1/2 و SS1 المرتبطين ارتباطًا وثيقًا بالمصل، على التوالي. صنفت طريقة التنميط المصلي MALDI - TOF - MS المطورة بشكل صحيح النمط المصلي في 68.8 ٪ (22/32) من نفس عزلات النمط المصلي الناتجة عن قاعدة بيانات PMFs ؛ في حين كانت صلاحية العزلات البشرية السريرية 62.5 ٪ (20/32). كان الاتفاق بين التنميط المصلي MALDI - TOF - MS و mPCR معتدلاً بدرجة كابا 0.522، مع الأخذ في الاعتبار أن mPCR يمكن أن ينمط مصليًا بشكل صحيح يصل إلى 75 ٪. أظهرت الدراسة الحالية أن PMFs من الطريقة المطورة القائمة على MALDI - TOF - MS يمكن أن تميز بنجاح SS2 و SS14 عالية الإمراض التي لا يمكن تمييزها سابقًا عن SS1/2 و SS1، على التوالي. علاوة على ذلك، ميزت طريقة التنميط المصلي هذه SS6 الممرض، وكذلك هي نهج بديل للاختيار لعزل S . SUIS الممرض سريريًا بسرعة وموثوقية.

Translated Description (French)

Streptococcus suis , en particulier S. suis sérotype 2 (SS2), est un pathogène zoonotique important causant la méningite chez l'homme dans le monde entier. Bien que la classification appropriée du sérotype causal et pathogène soit salutaire pour le diagnostic clinique, les réactions croisées conduisant à l'indiscernabilité des sérotypes par les méthodes de sérotypage actuelles sont des limitations significatives. Dans la présente étude, une analyse par spectrométrie de masse à temps de vol par désorption/ionisation laser assistée par matrice (MALDI-TOF-MS) des peptides extraits a été développée pour améliorer la classification du sérotype de S. suis . La base de données d'empreintes digitales de masse peptidique (PMFS) de S. suis a été générée à partir des peptides de cellules entières de 32 souches de référence d'isolats de S. suis obtenus à partir de porcs. Trente-deux isolats humains de S . suis provenant de cas cliniques en Thaïlande ont été utilisés pour valider cette méthode de sérotypage alternative en comparaison directe avec l'approche multiplex (m)PCR. Toutes les souches de référence, représentant 32 sérotypes de S. suis , présentaient leurs modèles individuels de FMP, permettant ainsi la différenciation les unes des autres. Les SS2 et SS14 hautement pathogènes ont été clairement différenciés des SS1/2 et SS1 par ailleurs étroitement apparentés sur le plan sérologique, respectivement. La méthode de sérotypage MALDI-TOF-MS développée a correctement classé le sérotype dans 68,8 % (22/32) des mêmes isolats de sérotype générés à partir de la base de données PMFS ; tandis que la validité pour les isolats humains cliniques était de 62,5 % (20/32). L'accord entre le sérotypage MALDI-TOF-MS et mPCR était modéré avec un score Kappa de 0,522, considérant que le mPCR pouvait correctement sérotyper jusqu'à 75%. La présente étude a démontré que les PMF de la méthode développée basée sur MALDI-TOF-MS pouvaient distinguer avec succès les SS2 et SS14 hautement pathogènes précédemment indiscernables des SS1/2 et SS1, respectivement. De plus, cette méthode de sérotypage distinguait les SS6 pathogènes, et constitue donc une approche alternative de choix pour sérotyper rapidement et de manière fiable les isolats de S . suis cliniquement pathogènes.

Translated Description (Spanish)

Streptococcus suis , particularmente S. suis serotipo 2 (SS2), es un importante patógeno zoonótico que causa meningitis en humanos en todo el mundo. Aunque la clasificación adecuada del serotipo causal y patógeno es saludable para el diagnóstico clínico, las reacciones cruzadas que conducen a la indistinguibilidad de los serotipos por los métodos de serotipificación actuales son limitaciones significativas. En el presente estudio, se desarrolló el análisis de espectrometría de masas de tiempo de vuelo de desorción/ionización láser asistida por matriz (MALDI-TOF-MS) de péptidos extraídos para mejorar la clasificación del serotipo de S. suis . La base de datos de huellas dactilares de masa peptídica (PMF) de S. suis se generó a partir de los péptidos de células completas de 32 cepas de referencia de aislados de S. suis obtenidos de cerdos. Se utilizaron treinta y dos aislados de S. suis humanos de casos clínicos en Tailandia para validar este método de serotipado alternativo en comparación directa con el enfoque de PCR multiplex (m). Todas las cepas de referencia, que representan 32 serotipos de S. suis , exhibieron sus patrones individuales de PMF, permitiendo así la diferenciación entre sí. Las SS2 y SS14 altamente patógenas se diferenciaron claramente de las SS1/2 y SS1, por lo demás estrechamente relacionadas serológicamente, respectivamente. El método de serotipificación MALDI-TOF-MS desarrollado clasificó correctamente el serotipo en el 68,8% (22/32) de los mismos aislados de serotipo generados a partir de la base de datos PMFS; mientras que la validez para los aislados clínicos humanos fue del 62,5% (20/32). La concordancia entre el serotipo MALDI-TOF-MS y mPCR fue moderada con una puntuación Kappa de 0,522, considerando que mPCR podría ser serotipo correctamente hasta un 75%. El presente estudio demostró que los PMF del método basado en MALDI-TOF-MS desarrollado podrían discriminar con éxito los SS2 y SS14 altamente patógenos previamente indistinguibles de SS1/2 y SS1, respectivamente. Además, este método de serotipificación distinguió a la SS6 patógena, por lo que es un enfoque alternativo de elección para serotipar de forma rápida y fiable aislados de S. suis clínicamente patógenos.

Files

journal.pone.0249682&type=printable.pdf

Files (2.2 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:6cd3f48a6d922ce5ce742d152534453c
2.2 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
التنميط المصلي للمكورات العقدية السويسرية عن طريق الامتزاز بالليزر بمساعدة المصفوفة/قياس الطيف الكتلي لوقت الطيران المتأين
Translated title (French)
Sérotypage de Streptococcus suis par spectrométrie de masse à temps de vol avec désorption/ionisation laser assistée par matrice
Translated title (Spanish)
Serotipado de Streptococcus suis mediante espectrometría de masas de tiempo de vuelo por desorción/ionización láser asistida por matriz

Identifiers

Other
https://openalex.org/W3157841933
DOI
10.1371/journal.pone.0249682

Is supplement to
https://openalex.org/W4247415548 (Other)
https://openalex.org/W2409882731 (Other)
https://openalex.org/W2377152916 (Other)
https://openalex.org/W2159933723 (Other)
https://openalex.org/W2068036169 (Other)
https://openalex.org/W2065490308 (Other)
https://openalex.org/W1973267735 (Other)
https://openalex.org/W1682642237 (Other)
https://openalex.org/W1562402355 (Other)
https://openalex.org/W109232287 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Thailand

References

  • https://openalex.org/W1601316908
  • https://openalex.org/W1747682610
  • https://openalex.org/W1775749144
  • https://openalex.org/W1805685468
  • https://openalex.org/W1970788266
  • https://openalex.org/W1978851267
  • https://openalex.org/W2009588638
  • https://openalex.org/W2013206472
  • https://openalex.org/W2026560502
  • https://openalex.org/W2030059730
  • https://openalex.org/W2040588891
  • https://openalex.org/W2042406659
  • https://openalex.org/W2064424683
  • https://openalex.org/W2098373607
  • https://openalex.org/W2099531962
  • https://openalex.org/W2117180646
  • https://openalex.org/W2140398699
  • https://openalex.org/W2156762605
  • https://openalex.org/W2172112723
  • https://openalex.org/W2580274758
  • https://openalex.org/W2766943224
  • https://openalex.org/W2821482323
  • https://openalex.org/W3008372101