Novas abordagens no diagnóstico laboratorial de micoses: o sistema MALDI-TOF MS

Abstract

Avanços na medicina nos últimos anos permitiram que houvesse um grande aumento na sobrevida de pacientes imunocomprometidos. Entretanto, isso levou também a um aumento significativo nas infecções fúngicas oportunistas sistêmicas, com quadros clínicos de alta morbidade e mortalidade. Isso pode ser atribuído ao número limitado de terapias eficazes e ao aumento da resistência a agentes antifúngicos nos últimos anos devido a tratamentos inadequados. Outro fator que contribui fortemente para o mau prognóstico dos pacientes é a dificuldade de se realizar diagnóstico precoce, que pode ser atribuída à falta de métodos diagnósticos suficientemente sensíveis e específicos. O diagnóstico laboratorial de micoses, atualmente, baseia-se na observação de elementos fúngicos retirados diretamente de amostras biológicas, na análise macroscópica e microscópica da colônia isolada, na detecção de resposta sorológica ao patógeno ou de algum marcador de sua presença e em provas bioquímicas. Além disso, avanços na biologia molecular permitem a análise da sequência gênica de fungos fenotipicamente parecidos. Essas técnicas, no entanto, apresentam algumas limitações, como o tempo de identificação, que pode levar de dias a semanas, produção insuficiente de anticorpos em pacientes imunocomprometidos, reações cruzadas com outras micoses nos testes sorológicos e falta de padronização e custo elevado nas técnicas de biologia molecular. Esses fatores podem levar a intervenção medicamentosa tardia ou equivocada, o que resulta em menor probabilidade de cura para o paciente. A análise de macromoléculas por Espectrometria de Massa por Tempo de Voo - Ionização/Dessorção a Laser Assistida por Matriz (MALDI-TOF MS) surgiu no final dos anos 1980, como uma alternativa para automatizar e acelerar o diagnóstico no laboratório de microbiologia clínica. Utilizando o sistema MALDI-TOF MS, um microrganismo desconhecido pode ser identificado por comparação de seu espectro de massa com um banco de dados de espectros de referência (BDER). O objetivo deste trabalho foi realizar uma revisão da literatura sobre a aplicabilidade e limitações do sistema MALDI-TOF MS no diagnóstico de infecções fúngicas. A metodologia consistiu em realizar uma revisão da literatura do tipo integrativa, com análise sistemática das publicações relacionadas ao tema. A pesquisa bibliográfica foi realizada em livros, artigos científicos e monografias por meio de consulta às bases de dados MEDLINE (PubMed), ScienceDirect e Scielo. Conclui-se que o sistema MALDI-TOF MS já está sendo adotado em laboratórios de análises clínicas em todo o mundo, inclusive para o diagnóstico laboratorial de micoses, no qual leveduras e fungos filamentosos podem ser identificados, proporcionando resultados rápidos e precisos. Além disso, existe a possibilidade de se aplicar o sistema para determinar a suscetibilidade das amostras fúngicas aos antifúngicos. O custo por análise para o laboratório utilizando o sistema MALDI-TOF MS é reduzido, no entanto, o custo de aquisição do equipamento e gastos com manutenções podem limitar o seu uso na rotina laboratorial. Previsões futuras para aperfeiçoamento do sistema incluem redução do custo de aquisição do equipamento, melhoria nos BDER, construção de uma biblioteca pública de espectros de referência, e uso do método em análise direta de amostras biológicas.

Medical advances in recent years allowed a large increase in the survival rate of immunocompromised patients. However, this also led to a significant increase in systemic opportunistic fungal infections, with clinical conditions of high morbidity and mortality. This can be attributed to the limited number of effective therapies and increased resistance to antifungal agents in recent years due to inadequate treatment. Another reason that strongly contributes for the poor prognosis of the patients is the difficulty to carry out early diagnosis, which can be attributed to the lack of sufficiently sensitive and specific diagnostic methods. Today, laboratory diagnosis of mycoses is based on the finding of fungal elements taken directly from biological samples, on macroscopic and microscopic analysis of the isolated colony, antibody response to the pathogen, detection of a marker of their presence and biochemical tests. Furthermore, advances in molecular biology allow the analysis of gene sequence of phenotypically similar fungi. These techniques, however, have some limitations, such as time of identification, which can take days or even weeks to accomplish, insufficient production of antibodies in immunocompromised patients, cross-reactions with other mycoses in serological tests, and lack of standardization and high cost of molecular biology techniques. These factors may lead to delayed or wrong drug intervention, which results in a lower chance for the cure of the patient. The macromolecules analysis by Matrix Assisted Laser Desorption/Ionization - Time of Flight Mass Spectrometry (MALDI-TOF MS) emerged in the late 1980's as an alternative to automate and accelerate the diagnosis in the clinical microbiology laboratory. Using the MALDI-TOF MS system an unknown microorganism can be identified by comparing their generated mass spectra with a database of reference spectra (BDER). The aim of this study was to conduct a literature review on the applicability and limitations of the MALDI-TOF MS system in the diagnosis of fungal infections. The methodology consisted in carrying out a literature review of the integrative type, with systematic analysis of the publications related to the topic. Literature research was performed in books, scientific articles and monographs by searching the MEDLINE (PubMed), ScienceDirect and Scielo databases. We conclude that the MALDI-TOF MS system is already being adopted in clinical laboratories throughout the world, including those used for the diagnosis of mycoses, in which yeasts and filamentous fungi can be identified, providing fast and accurate results. Moreover, there is the possibility of application of the system to determine susceptibility to antifungal agents. The cost per analysis to the laboratory using the MALDI-TOF MS system is reduced, however, the cost of the equipment and the maintenance may limit its use in routine laboratory. Future improvements for the system include reduction of the acquisition cost of the equipment, improved BDER, construction of a public library of reference spectra, and direct analysis of biological samples.