Benzer Patojeniteye Sahip Bakterilerin Raman Spektrumları Üzerinden Kemometrik Yöntemlerle Ayrıştırılması

Abstract

Mikroorganizmalar pek çok tür ve çeşitliliğe sahiptirler. Her sene çok sayıda insan ve hayvan, bakteriyel ya da fungal şikayetlerden dolayı tedavi gereksinimi duymaktadır. Staphylococcus saprophyticus (S.saprophyticus) gibi patojen mikroorganizmalar özellikle insan sağlığını olumsuz yönde etkilemektedir. Bunun dışında Alcaligenes faecalis (A. faecalis), Enterococcus faecalis (E.faecalis) ve Corynebacterium jeikeium (C.jeikeium) gibi fırsatçı patojenlerin de her geçen gün insan sağlığı üzerindeki negatif etkileri artmaktadır. Mikroorganizmaların tanımlanması, hastalıkların tanısı, ilaç-gıda kontaminasyon kaynaklarının belirlenmesi, gıda zehirlenmeleri, yeni antimikrobiyal koruyucuların geliştirilmesi gibi konularda önem arz etmektedir. Günümüzdeki çalışmalar hastalıklara doğrudan sebep olan patojen mikroorganizmalara yoğunlaşırken; fırsatçı patojenlerle ilgili literatürde daha az sayıda çalışma bulunmaktadır. A. faecalis ve E. faecalis doğal olarak insan bağırsağında bulunur. Son dönemlerde ise, antibiyotiklere karşı dirençli hale gelmiştir. A. faecalis, S. Saprophyticus'ta olduğu gibi özellikle idrar yolu enfeksiyonları ve hastane kaynaklı enfeksiyonlarda yaygındır. C. jeikeium, insan derisinde bulunur ve özellikle bağışıklığı zayıflamış hastalarda ciddi enfeksiyonlara neden olabilmektedir. Patojenlerin sebep olduğu bu hastalıkların tedavi stratejisinin belirlenmesi ve benzer klinik tablo gösteren bakteriler için doğru tedavinin seçilmesi amacıyla mikroorganizmaların tanımlanması günümüzde insan, halk ve çevre sağlığı için önemini sürdürmektedir. Geleneksel tanı yöntemleri çeşitli dezavantajlar taşıdığından, alternatif yöntemlerin geliştirilmesine ihtiyaç duyulmaktadır. Bu sebepten dolayı, bakterilerin ayrıştırılması ve tanımlanmasında Raman Spektroskopisi gibi yöntemler hakkında araştırmalar artış göstermektedir ancak; günümüze kadar spektrumları literatüre kazandırılmamış çok sayıda mikroorganizma bulunmaktadır. Bu tez çalışmasıyla, literatürde ilk kez olmak üzere, son yıllarda özellikle artan direnç mekanizmaları ve hastane enfeksiyonlarında rastlanmalarıyla dikkat çeken ve benzer patojeniteye sahip, A. faecalis, S.saprophyticus, E.faecalis ve C.jeikeium bakterilerinin kemometrik yöntemlerle Raman spektrumları üzerinden ayrıştırılmasına olanak sağlayan istatistiksel modeller geliştirilmiştir. Saf bakteriler üzerinden elde edilen Raman spektral veriler kullanılarak, PLS-DA ve PCA modelleri geliştirilmiş ve modellerin ayrıştırma yeteneği test edilmiştir. Spektral veriler test edilen her numune için parmak izi niteliği taşıdığından dolayı, mikroorganizmaların bu yöntemle ayrıştırılması, kısmi olarak daha pahalı olan, nükleik asit temelli identifikasyon yöntemlerinde olduğu gibi daha spesifik sonuçların elde edilmesine olanak sağlamaktadır. Elde edilen modeller A. faecalis, S.saprophyticus, E.faecalis ve C.jeikeium olmak üzere tüm bakteri gruplarını cins-tür özellikleri bakımından birbirinden ayrıştırılmasına olanak sağlarken, Gram (-) A. faecalis ve Gram (+) S.saprophyticus, E.faecalis, C.jeikeium bakterilerinin hücre duvar yapısı farklılıklarına göre de gruplandırdığı görülmüştür. Böylelikle insan kaynaklı hata payı az, düşük maliyetli ve ek ekipman gerektirmeyen Raman spektroskopisi yönteminin geleneksel identifikasyon yöntemlerine tamamlayıcı nitelikte bir yöntem olarak kullanılabilirliği gösterilmiştir.