人工智能+质谱技术，抗菌事业的新战场

抗生素耐药作为世界性医疗问题，其致死率正在逐年攀升，越来越受到广大医疗工作者的关注。国家制定的《新型冠状病毒感染的肺炎诊疗方案》中，也强调“避免盲目或不恰当的抗菌药物治疗，尤其是联合应用广谱抗菌药物”，作为该问题的主要原因——抗生素耐用问题，更是被国际组织定义为下一个国际医疗挑战。

请正确使用抗生素

在临床上，准确地鉴定致病菌对患者的治疗和用药具有非常重要的指导意义，针对致病菌采取合适的治疗方案可以防止抗生素的滥用。因此，如何快速地鉴定致病菌至关重要。传统的免疫/生物化学检测方法需要耗费超过100小时病菌培养和检测时间，而基于MALDI-TOF质谱平台检测方案，虽然减少质谱检测时间，但是仍然解决不了需要针对致病菌培养的耗时问题，往往也需要超过24小时检测时间。

而今天要为大家介绍的拉瓦尔大学Dr. Florence Roux-Dalvai团队基于Orbitrap超高分辨质谱仪结合三重四极杆质谱仪蛋白质组学整体方案有着巨大的革新，该方案同时结合了人工智能算法，极大的缩减的检测时间（只需要2-4小时），帮助医生尽快确诊同时减少广谱抗生素的使用，做到更精准诊断和治疗。

本研究采用Orbitrap超高分辨质谱仪方法，结合DIA采集模式以及机器学习模型，对接种致病菌的尿液样本进行鉴定，确定每种菌特异的标志肽段。然后利用这些标志肽段在组成未知的尿液样本中进行靶向蛋白质组学鉴定致病菌。通过这种方法，共建立了15种尿道感染致病菌的肽段标志物。这15种致病菌覆盖了84%以上的尿道感染病例，是最常见的几种致病菌。利用赛默飞质谱同平台互通优势，迅速将PRM的特征肽段结果转化到三重四极杆质谱（TSQ Alits）用于临床微生物鉴定。根据肽段标志物的种类和丰度，可以在4小时之内实现对尿液样本的快速鉴定，判断其致病菌的类型。

图2. 基于超高分辨质谱的细菌特征肽段发现和细菌鉴定

图3. 基于TSQ Alits的临床微生物鉴定

TSQ Altis是三重四极杆质谱系列中最高端的质谱，其SRM模式具有最高的灵敏度，作者发现即使致病菌浓度在临床的检测线以下，利用已有的肽段标志物都能很好地鉴定出目标菌株。

当然赛默飞在致病菌领域多点开花，不仅是蛋白质组学领域，代谢组学领域也颇有斩获，来自加拿大卡尔加里大学的Lewis教授团队，利用赛默飞Orbitrap高分辨平台也同样对于血液中致病菌代谢物进行深入分析，同样大大提高检测效率，挽救生命。