Možnost rozlišování klinicky významných kvasinek pomocí Ramanovy spektroskopie

Bc. Miroslava Hrabovská

Master's thesis

Possibility to differentiate among clinically important yeasts using Raman

Abstract:

Raman spectroscopy is an important analytical method of vibrational spectroscopy. It is based on the so-called Raman phenomenon - inelastic scattering of monochromatic radiation, which interacts with the molecules in the examined sample. This method is used in various fields for the analysis of a diverse set of organic and inorganic samples. In recent years, it has received increased attention in the field of microbiology, where it is used for various analyses of microorganisms. The aim of this work was to assess the possibility of using Raman spectroscopy to distinguish among species of clinically important yeasts of the genus Candida. This genus is the most common and the most important of the yeasts responsible for causing mycotic infections in humans. In particular, invasive infections caused by these yeasts can represent very serious and life-threatening diseases, in which early diagnosis and rapid initiation of the correct treatment are particularly important. In this work, a total of 287 strains belonging to 23 clinically significant species of the genus Candida were analyzed using Raman spectroscopy. The obtained Raman spectra were processed and the analyzed samples were subsequently identified using methods of machine learning. The obtained results demonstrated the good ability of Raman spectroscopy to distinguish among clinically important Candida species. Therefore, Raman spectroscopy holds great promise as a method for identifying and distinguishing clinically significant yeast species.

Abstract:

Ramanova spektroskopia je dôležitou analytickou metódou vibračnej spektroskopie. Je založená na tzv. Ramanovom jave - neelastickom rozptyle monochromatického žiarenia, ktoré dopadá na vyšetrovanú vzorku. Táto metóda je používaná v rôznych odboroch pri analýze širokého spektra organických aj anorganických vzoriek. Čoraz viac pozornosti a priestoru si v posledných rokoch získava aj v oblasti mikrobiológie, kde slúži na rôzne analýzy mikroorganizmov. Cieľom tejto práce bolo posúdenie možnosti využitia Ramanovej spektroskopie na rozlišovanie medzi druhmi klinicky významných kvasiniek rodu Candida. Práve tento rod je spomedzi kvasiniek spôsobujúcich mykotické ochorenia človeka najčastejším a najvýznamnejším. Predovšetkým invazívne infekcie spôsobené týmito kvasinkami môžu predstavovať veľmi závažné a život ohrozujúce ochorenia, pri ktorých je obzvlášť dôležitá včasná diagnostika a rýchle nasadenie správnej liečby. V tejto práci bolo pomocou Ramanovej spektroskopie analyzovaných celkom 287 kmeňov, ktoré patria do 23 klinicky významných druhov rodu Candida. Získané Ramanove spektrá boli spracované a následne bola vykonaná idnetifikácia analyzovaných vzoriek pomocou metód strojového učenia. Získané výsledky preukázali dobrú schopnosť Ramanovej spektroskopie rozlišovať medzi klinicky dôležitými druhmi rodu Candida. Preto možno povedať, že Ramanova spektroskopia má potenciál stať sa vhodnou metódou na identifikáciu a rozlišovanie klinicky významných druhov kvasiniek.

Keywords

Ramanova spektroskopia, vibračná spektroskopia, diagnostika, kvasinky, kvasinkové infekcie, Raman spectroscopy, vibrational spectroscopy, diagnostics, yeasts, yeast infections

Language used: Slovak

Date on which the thesis was submitted / produced: 15. 5. 2023

Thesis defence

• Date of defence: 19. 6. 2023
• Supervisor: prof. MUDr. Filip Růžička, Ph.D.
• Reader: RNDr. Lucia Černáková, PhD.

Masaryk University

Faculty of Science

Master programme / field:
Microbiology / Microbiology