MIKROBIOLOGIA
Miten kliinisen bakteriologian
laboratoriodiagnostiikka on muuttunut
8 Moodi 4/2017
JUSSI ESKOLA
on dosentti ja osastonylilääkäri
HUSLABissa.
PENTTI KUUSELA
on dosentti ja va osastonylilääkäri
HUSLABissa.
Vaikka kliinisen bakteriologian nykyinen
laboratoriodiagnostiikka
on selkeästi paalutettu kolmioon
automaatio – genomiikka – proteomiikka,
kehitystie tähän on kulkenut
nytkähdellen eri vaiheissa. Yrittämättä
tehdä kaiken kattavaa kronologista kehitysvaiheiden
kuvausta, tämän kirjoituksen päämääränä
on tarjota muutamia otteita muutoksien
eri vaiheista.
Tulitikkuaskeista teollisiin
kuljetusputkiin ja pikadiagnooseihin
Näytteet tulivat bakteriologiseen laboratorioon
mitä erilaisimmissa astioissa ja putkissa.
Ulostenäyte saattoi tulla 1950-luvulla
WC-paperinyytissä tai näyte oli tungettu
tulitikkuaskiin, useimmiten jonkin tyyppiseen
purkkiin, jonne kehittynyt paine vaati
erityistä tarkkaivaisuutta purkkia avatessa.
Näytteenottotikkuna oli kuiva pumpulitikku.
Sittemmin bakteerinäytteen kuljetukseen
paremmin sopivien Stuart-putkien
valmistus aloitettiin Helsingin yliopiston
serobakteriologian laitoksen elatusaineosastolla,
josta niitä toimitettiin myös
sairaaloille ja osalle terveyskeskuksia. Nyt
teollisesti valmistettuja kuljetusputkia on
laaja valikoima.
Mikroskopoinnilla on ollut vankka asema
sekä bakteriologian, mykobakteriologian
ja mykologian diagnostiikassa. Sen asema
1950–60-luvulla oli dominoiva erityisesti
tuberkuloosin diagnostiikassa, mutta virtsan
bakteerivärjäyksiä tehtiin monesti myös
sairaaloissa.
Mikroskopian käyttökelpoisuus on merkittävä
nykyisessäkin märkä-, likvor- ja veriviljelynäytteiden
diagnostiikassa. Kuten 40 vuotta
sitten, mikroskopia yhdistettynä nopeaan metyleenisini
värjäykseen mahdollistaa miesten
oireisen tippurin diagnoosin alle minuutissa,
ja modernit UV-mikroskopiat auramiini-
ja akridiini-värjäyksineen helpottavat olennaisesti
laajojen värjäysalueiden tarkastelua.
Bakteeriviljelyyn erottamattomasti kuuluvat
agar-maljat ovat vuosien saatossa nekin
kokeneet muutoksia. Malja-alustoina käytettiin
lasimaljoja ennen kuin ne korvautuivat
muovimaljoilla. Sotien aikana käytettiin myös
alumiinimaljoja, jotka kelpasivat kuitenkin ainoastaan
tbc-viljelyyn. Viljelyssä platina-iridium
silmukka säilytti asemansa aina 80-luvulle,
kunnes se korvautui helppokäyttöisellä
muovisilmukalla. Hauska yksityiskohta on, että
platinasilmukka on kokenut uuden tulemisen
yhden nykyään käytössä olevan viljelyrobotin
teknisessä ratkaisussa.
Ensimmäiset käytössä olleet maljat olivat
veri- ja suklaayleismaljoja, mutta jo 1960-luvulla
käyttöön tuli muutamia selektiivisiä viljelymaljoja
ja erityisesti virtsaviljelyihin laktoosia
sisältäviä indikaattorimaljoja. Virtsatieinfektioiden
diagnostiikka sai aivan uudenlaisen
potkun, kun Lääketehdas Orion
aloitti vuonna 1968 UricultR -testin valmistuksen
ja markkinoinnin. Tämä mahdollisti virtsan
näytteenoton kotona, mikä helpotti ja nopeutti
diagnostiikkaa. Bakteeriviljely monipuolistui
1960-luvulla, kun anaerobi-diagnostiikka
kehittyi sekä veri- että märkänäytteiden
analyysissä. Aivan uuden luvun maljojen kehitykseen
ovat tuoneet kromogeeniset maljat,
joiden elatusaineen väriä muodostava komponentti,
yleensä valmistajan salaama, prosessoituu
eri bakteerien toimesta erivärisiksi
lopputuotteiksi, jolloin (alustava) identifikaatio
perustuu bakteeripesäkkeen väriin. Nämä
yhdistettynä agarin selektiivisen antibiootin
käyttöön ovat tänä päivänä tärkeitä mikrobilääkkeille
resistenttien bakteerien analytiikassa.
Bakteerien tunnistamisen
monisyinen historia
Erikoinen bakteerien identifikaatiotesti oli
tuberkuloosin diagnostiikassa vielä 1960-
luvullakin käytetty marsutesti. Tällöin tutkittavaa
näytettä ruiskutettiin eläimeen ja seurattiin
mahdollista tbc:n ilmaantumista. Testi
oli työläs ja muodosti tekijälleen merkittävän
infektioriskin.
Kehitys bakteerien identifioinnissa on ollut
vuosien aikana varsin polveilevaa, minkä
seurauksena eri laboratorioissa käytetyt
menetelmät olivat osittain kullekin laboratoriolle
ominaisia fenotypiaan perustuvia testejä.
Gram-negatiivisten identifioinnissa perustyökaluna
on ollut eri laboratorioiden itse
valmistamat ja myöhemmin kaupallisesti
hankitut ”sokerisarjat”. Niiden avuksi tuli
1970- ja 80-lukujen vaihteessa Api-20R-analytiikka.
Tämä mahdollisti tutkittavan bakteerin
ominaisuuksien huomattavasti laajemman
analyysin ja loi alati laajentuvan bakteerien
ominaisuuskirjaston, fenobiomin, kehittymisen.
Frederick Sangerin 1970-luvun lopulla
kehittämä entsymaattinen DNA:n sekvensointitekniikka
johti seuraavalla vuosikymmenellä
laajenevaan PCR-menetelmien
käyttöön mikrobidiagnostiikassa. Diagnostisen
avun lisäksi uusien tekniikoiden tuottama
geneettinen informaatio johti muutoksiin
bakteerien taksonomiassa. Tällöin avautui
ensimmäistä kertaa mahdollisuus luokitella
kaikki bakteerit ja arkkibakteerit niiden sukulaisuuden
perusteella.
Uudet monistustekniikat ja erityisesti uuden
sukupolven DNA:n sekvensointitekniikat
(NGS) ovat mullistaneet diagnostiikkaa
2000-luvulla. Tänään bakteerien tyypittäminen
genomisekvenoinnilla on rutiinia. Proteomiikka
tuli mukaan bakteeridiagnostiikkaan
2010 tienoilla massaspektrometrian
MALDI-TOF-sovelluksella. Paitsi, että tekniikka
mahdollisti bakteeri- ja hiivapesäkkeen
tunnistamisen erittäin lyhyessä ajassa
mitättömin reagenssikustannuksin, se muutti
myös bakteriologisen laboratorion työn
logistiikkaa merkittävällä tavalla. Lähitulevaisuudessa
MALDI-TOF-sovelluksen lisäksi
muutkin massaspektrometrian sovellukset
ovat löytämässä tiensä bakteerien identifikaatioon.
Nopean identifikaation lisäksi