Ampliação do banco de dados para Bacillus e gêneros relacionados em sistema MALDI-TOF MS para a identificação de microbiota de áreas limpas farmacêuticas

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Costa, Luciana Veloso da
Data de Publicação: 2020
Tipo de documento: Tese
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da FIOCRUZ (ARCA)
Texto Completo: https://www.arca.fiocruz.br/handle/icict/51172
Resumo: Historicamente, a utilização de vacinas tem se mostrado a maneira mais eficaz de prevenção a doenças. Durante o processo de produção de vacinas, rígidas normas devem ser seguidas, a fim de minimizar o risco de contaminação microbiana, logo o programa de monitoramento ambiental deve garantir que as áreas produtivas se mantenham dentro dos níveis de controle adequados. Bacillus e gêneros relacionados pertencem aos principais grupos isolados destes ambientes e a sua identificação é particularmente difícil, devido a similaridades entre espécies estreitamente relacionadas. A maioria dos sistemas de identificação microbiana possuem bases de dados direcionadas para micro-organismos de interesse clínico, o que dificulta a identificação de bactérias de origem ambiental. MALDI-TOF MS se apresenta como uma ferramenta promissora na identificação bacteriana, por ser um método rápido, eficaz e de baixo custo. No entanto, a base de dados (BD) ainda é limitada quanto a bactérias de origem ambiental. Este estudo visa a ampliação da BD do programa Saramis associado a MALDI-TOF MS para a melhoria na identificação de Bacillus e gêneros relacionados provenientes de áreas produtivas de uma unidade produtora de imunobiológicos. Para isso, 97 linhagens deste grupo, isoladas entre 2016 e 2017, foram analisadas inicialmente em sistema VITEK® MS RUO, porém 33 delas não foram identificadas. Após introdução de etapa de préextração com ácido fórmico 70%, este número reduziu para 22. A partir da análise do gene 16S rRNA, os seguintes gêneros foram encontrados: Bacillus (53,3%), Penibacillus (30,4%), Cytobacillus (6,5%), Lysinibacillus (4,3%), Metabacillus, Neobacillus, Oceanobacillus, Terribacillus e Sporosarcina (1,1% para cada gênero). Os resultados foram inconclusivos, quanto ao gênero, para cinco linhagens e 12 linhagens foram apontadas como possíveis novas espécies. Quarenta perfis taxonômicos foram identificados e um representante de cada foi selecionado para a análise dos genes rpoB e gyrB. Após análise filogenética dos três genes, 26 linhagens foram identificadas em nível de espécie, 12 em nível de gênero e duas delas foram consideradas inconclusivas. Após as análises, 32 espectros de massa foram incluídos na BD do programa Saramis, a partir das linhagens isoladas em BioManguinhos e 19 espectros foram inseridos a partir de 21 linhagens isoladas de outras salas limpas e cedidas pela Coleção de Bactérias do Ambiente e Saúde (CBAS/IOC/Fiocruz). Inicialmente, das 97 linhagens analisadas, 77,3% foram identificadas por MALDI-TOF MS (gênero ou espécie). A análise do gene 16S rRNA permitiu a identificação de 94,9% das linhagens. Após a ampliação da BD do programa Saramis, o percentual de identificação subiu de 77,3% para 96,9%, superando o percentual de identificação obtido a partir de metodologia genotípica. Das 21 linhagens cedidas pela CBAS, todas foram indentificadas, sendo que 16 não haviam sido identificadas antes da ampliação da BD. Portanto, a identificação molecular de Bacillus e gêneros relacionados, através do sequenciamento de genes housekeeping e a introdução dos espectros obtidos a partir da análise por MALDITOF MS no programa Saramis, de modo a se obter uma BD customizada, se mostrou uma ferramenta extremamente promissora e eficaz na identificação de Bacillus e gêneros relacionados de origem farmacêutica industrial.
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spelling Costa, Luciana Veloso daVillas Boas, Maria Helena SimõesFracalanzza, Sérgio Eduardo LongoFosenca, Erica Louro daVieira, Verônica Viana2022-02-14T14:17:51Z2022-02-14T14:17:51Z2020COSTA, Luciana Velso da. Ampliação do banco de dados para Bacillus e gêneros relacionados em sistema MALDI-TOF MS para a identificação de microbiota de áreas limpas farmacêuticas. 2020. Tese (Doutorado em Vigilância Sanitária)– Instituto Nacional de Controle de Qualidade em Saúde, Fundação Oswaldo Cruz, Rio de Janeiro, 2020.https://www.arca.fiocruz.br/handle/icict/51172Historicamente, a utilização de vacinas tem se mostrado a maneira mais eficaz de prevenção a doenças. Durante o processo de produção de vacinas, rígidas normas devem ser seguidas, a fim de minimizar o risco de contaminação microbiana, logo o programa de monitoramento ambiental deve garantir que as áreas produtivas se mantenham dentro dos níveis de controle adequados. Bacillus e gêneros relacionados pertencem aos principais grupos isolados destes ambientes e a sua identificação é particularmente difícil, devido a similaridades entre espécies estreitamente relacionadas. A maioria dos sistemas de identificação microbiana possuem bases de dados direcionadas para micro-organismos de interesse clínico, o que dificulta a identificação de bactérias de origem ambiental. MALDI-TOF MS se apresenta como uma ferramenta promissora na identificação bacteriana, por ser um método rápido, eficaz e de baixo custo. No entanto, a base de dados (BD) ainda é limitada quanto a bactérias de origem ambiental. Este estudo visa a ampliação da BD do programa Saramis associado a MALDI-TOF MS para a melhoria na identificação de Bacillus e gêneros relacionados provenientes de áreas produtivas de uma unidade produtora de imunobiológicos. Para isso, 97 linhagens deste grupo, isoladas entre 2016 e 2017, foram analisadas inicialmente em sistema VITEK® MS RUO, porém 33 delas não foram identificadas. Após introdução de etapa de préextração com ácido fórmico 70%, este número reduziu para 22. A partir da análise do gene 16S rRNA, os seguintes gêneros foram encontrados: Bacillus (53,3%), Penibacillus (30,4%), Cytobacillus (6,5%), Lysinibacillus (4,3%), Metabacillus, Neobacillus, Oceanobacillus, Terribacillus e Sporosarcina (1,1% para cada gênero). Os resultados foram inconclusivos, quanto ao gênero, para cinco linhagens e 12 linhagens foram apontadas como possíveis novas espécies. Quarenta perfis taxonômicos foram identificados e um representante de cada foi selecionado para a análise dos genes rpoB e gyrB. Após análise filogenética dos três genes, 26 linhagens foram identificadas em nível de espécie, 12 em nível de gênero e duas delas foram consideradas inconclusivas. Após as análises, 32 espectros de massa foram incluídos na BD do programa Saramis, a partir das linhagens isoladas em BioManguinhos e 19 espectros foram inseridos a partir de 21 linhagens isoladas de outras salas limpas e cedidas pela Coleção de Bactérias do Ambiente e Saúde (CBAS/IOC/Fiocruz). Inicialmente, das 97 linhagens analisadas, 77,3% foram identificadas por MALDI-TOF MS (gênero ou espécie). A análise do gene 16S rRNA permitiu a identificação de 94,9% das linhagens. Após a ampliação da BD do programa Saramis, o percentual de identificação subiu de 77,3% para 96,9%, superando o percentual de identificação obtido a partir de metodologia genotípica. Das 21 linhagens cedidas pela CBAS, todas foram indentificadas, sendo que 16 não haviam sido identificadas antes da ampliação da BD. Portanto, a identificação molecular de Bacillus e gêneros relacionados, através do sequenciamento de genes housekeeping e a introdução dos espectros obtidos a partir da análise por MALDITOF MS no programa Saramis, de modo a se obter uma BD customizada, se mostrou uma ferramenta extremamente promissora e eficaz na identificação de Bacillus e gêneros relacionados de origem farmacêutica industrial.Historically, the use of vaccines has been shown to be the most effective way to prevent diseases. During the vaccine production process, strict standards must be followed in order to minimize the risk of microbial contamination, so the environmental monitoring program must ensure that the productive areas remain within the appropriate levels of control. Bacillus and related genera belong to the main groups isolated from these environments and their identification is particularly difficult, due to similarities between closely related species. Most microbial identification systems have databases aimed at microorganisms of clinical interest, which makes it difficult to identify environmental bacteria. MALDI-TOF MS is a promising tool in bacterial identification, as it is a fast, effective and low cost method. However, the database (DB) is still limited for environmental bacteria. This study aims to expand Saramis program DB associated with MALDI-TOF MS to improve the identification of Bacillus and related genera from the productive areas of an immunobiological production unit. For this purpose, 97 strains from this group, isolated between 2016 and 2017, were initially analyzed by VITEK® MS RUO system, but 33 were not identified. After introducing a pre-extraction step with formic acid 70%, this number dropped to 22. Then, the strains were identified by 16S rRNA gene analysis and the following genera were found: Bacillus (53.3%), Paenibacillus (30.4%), Cytobacillus (6.5%), Lysinibacillus (4.3%), Metabacillus, Neobacillus, Oceanobacillus, Terribacillus and Sporosarcina (1.1% for each genus). The results were inconclusive for five strains and twelve strains were identified as possible new species. Forty taxonomic profiles were identified and one strain of each was selected for the analysis of rpoB and gyrB genes. After phylogenetic analysis of the 3 genes, 26 strains were identified at the species level, 12 at the genus level and two were inconclusive. After the analysis, 32 mass spectra of the strains isolated in BioManguinhos and 19 mass spectra of 21 strains isolated from other clean rooms and provided by the Collection of Bacteria from Environment and Health (CBAS/IOC/Fiocruz) were included in the DB of Saramis. Initially, 77.3% of the 97 strains were identified by MALDI-TOF MS (genus or species). The analysis of 16S rRNA gene allowed the identification of 94.9% of the strains. After the expansion of the DB of Saramis program, the percentage of identification was improved from 77.3% to 96.9%, overcoming the percentage of identification obtained by genotypic methodology. All of the 21 strains provided by CBAS were identified by MALDI-TOF MS, but 16 of them had not been identified before the expansion of the DB. Therefore, the molecular identification of Bacillus and related genera by housekeeping genes analysis and the introduction of the spectra provided by MALDITOF MS in the Saramis program, in order to obtain a customized DB, proved to be an extremely promising and effective tool in the identification of Bacillus and related genera from pharmaceutical industry.Fundação Oswaldo Cruz. Instituto Nacional de Controle de Qualidade em SaúdeporIdentificação bacterianaBacillusMADI-TOF MS16S rRNABacillusIndustria FarmacêuticaAmpliação do banco de dados para Bacillus e gêneros relacionados em sistema MALDI-TOF MS para a identificação de microbiota de áreas limpas farmacêuticasExpansion of the database for Bacillus and related genera in MALDI- TOF MS system for identification of microbiota in clean pharmaceutical areasinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesis2020Fundação Oswaldo Cruz. Instituto Nacional de Controle de Qualidade em SaúdeRio de JaneiroPrograma de Pós-Graduação em Vigilância Sanitáriainfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da FIOCRUZ (ARCA)instname:Fundação Oswaldo Cruz (FIOCRUZ)instacron:FIOCRUZLICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-83106https://www.arca.fiocruz.br/bitstream/icict/51172/1/license.txtc37b22128114f4f0d76b048c416c4594MD51ORIGINALTese_Luciana Veloso da Costa.pdfTese_Luciana Veloso da Costa.pdfapplication/pdf3575057https://www.arca.fiocruz.br/bitstream/icict/51172/2/Tese_Luciana%20Veloso%20da%20Costa.pdf3bcd8ef3489a48744ac542b2f9ef521fMD52icict/511722022-02-14 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