有關鑑定微生物的飛行質譜儀（ MALDI-TOF MS ）分析，下列何者最不適當？

本題觀念：

本題主要考查 基質輔助雷射脫附游離飛行時間質譜儀（MALDI-TOF MS） 在臨床微生物鑑定中的原理、應用範圍及其侷限性。MALDI-TOF MS 是目前臨床微生物實驗室的主流鑑定工具，透過偵測微生物高豐度蛋白（主要是核糖體蛋白）的特徵指紋圖譜來進行物種鑑定。

選項分析

• A. 產生質譜訊號的是正電性粒子：正確。

  • MALDI-TOF MS 的游離過程通常採用**軟游離（Soft Ionization）**技術。在酸性基質（Matrix）的輔助下，雷射激發樣品，使蛋白質分子獲得質子（Protonation），形成帶正電的單電荷離子（$[M+H]^+$）。
  • 在臨床微生物鑑定的標準模式（Linear positive ion mode）中，偵測器主要偵測這些帶正電的離子訊號。

• B. 無法鑑定真菌：最不適當（錯誤）。

  • MALDI-TOF MS 可以用於鑑定真菌，包括酵母菌（Yeasts，如 Candida spp., Cryptococcus spp.）和絲狀真菌（Filamentous fungi / Molds，如 Aspergillus spp.）。
  • 雖然絲狀真菌的鑑定相較於細菌較為困難（因細胞壁較厚需額外萃取步驟，且資料庫建立較晚），但目前市面上的主流商業系統（如 Bruker MALDI Biotyper 和 bioMérieux VITEK MS）皆已配備真菌資料庫，並廣泛應用於臨床常規鑑定中。因此「無法鑑定」的敘述是錯誤的。

• C. 可應用於菌株分型（typing）以及抗藥性檢測：正確。

  • 菌株分型：雖然不如全基因定序精細，但 MALDI-TOF MS 可透過特異性蛋白峰值（Biomarker peaks）區分某些特定菌株（例如區分 Staphylococcus aureus 的特定世系）。
  • 抗藥性檢測：已有多種應用模式，例如：
    1. 直接偵測抗藥性蛋白：如偵測 MRSA 的 P-PSM-mec 峰值，或 KPC 產碳青黴烯酶細菌的特定峰值。
    2. 抗生素水解試驗：偵測抗生素（如 Carbapenems）與細菌共培養後，藥物分子量是否因水解而改變（水解產物峰值）。
  • 這是目前該技術積極發展與應用的領域。

• D. 質譜分析可以精準的測定分子之質量／電價比（m/z）：正確。

  • 這是質譜儀的最基本原理。TOF（Time-of-Flight）分析器藉由測量離子在真空管中飛行所需的時間，根據 $t = k \sqrt{m/z}$ 的公式來推算離子的質荷比（m/z ratio）。

答案解析

選項 (B) 敘述「無法鑑定真菌」與現行臨床事實完全不符。MALDI-TOF MS 已是臨床鑑定酵母菌的標準方法之一，且對絲狀真菌的鑑定能力也日益成熟。故 (B) 為最不適當的敘述。

核心知識點

1. 原理：利用雷射將微生物蛋白（主要是核糖體蛋白，2-20 kDa）游離，測量 m/z 值產生圖譜，比對資料庫進行鑑定。
2. 適用範圍：
   • 細菌：絕大多數臨床常見需氧、厭氧菌、分枝桿菌（需破壁萃取）。
   • 真菌：酵母菌（可直接塗抹或簡單萃取）、絲狀真菌（通常需液體培養或特殊萃取）。
3. 侷限性（考生需注意）：
   • 無法區分某些基因親緣極近的物種：最著名的例子是 大腸桿菌（E. coli）與 志賀氏菌（Shigella spp.），以及 Streptococcus pneumoniae 與 S. mitis group 的部分菌株，通常需結合生化或分生方法確認。
   • 依賴資料庫的完整性：若資料庫無該菌譜，則無法鑑定（No Identification）。

參考資料

1. Clinical Microbiology Procedures Handbook, 4th Edition. American Society for Microbiology.
2. Patel R. MALDI-TOF MS for the diagnosis of infectious diseases. Clin Chem. 2015.
3. Bruker MALDI Biotyper & bioMérieux VITEK MS User Manuals.