Molekulární detekce mikroorganismů (molekulární mikrobiologie) je nové a progresivní odvětví klasické mikrobiologie, které má svou diagnostickou úlohu tam, kde klasická mikrobiologie, založená na kultivacích mikroorganismů, není dostatečná anebo diagnosticky selhává vzhledem ke svým technologickým limitacím.
Klasická mikrobiologie je diagnostický obor, který pracuje s kultivačními podmínkami mikroorganismů (bakterií, hub, virů) a jejich biochemickými vlastnostmi. Předpokladem identifikace je úspěšné vykultivování mikrobiálního agens ve vhodné kultivační půdě a následně jeho identifikace (morfologická, biochemická, MALDI-TOF). U vykultivovaných agens se stanovuje antibiotický/antimykotický profil. Nicméně pokud se jedná o mikroorganismy nekultivovatelné (např. Ehrlichie, Borrelie, Chlamydie apod.), obtížně kultivovatelné (např. viry nebo přísně anaerobní organismy), nebo mikroorganismy se sníženou fitness (nevhodně odebraný vzorek, dlouhá doba transportu, nevhodné podmínky odběru nebo transportu), klasická kultivační mikrobiologie selhává.
Molekulární mikrobiologie nepracuje s kultivačními vlastnostmi mikroorganismů, ale je založená na identifikaci jejich nukleových kyselin (DNA nebo RNA). Podle svých unikátních individuálních DNA/RNA profilů jsou mikroorganismy ve vyšetřovaném materiálu nejenom detekovány, ale je určena i jejich kvantita. Kvantitativní nález je mimořádně důležitý pro posouzení kauzality nálezu, kdy především u primárně nesterilních materiálů (vzorky biologického materiálu s očekávanou směsnou mikroflórou), kde lze předpokládat přítomnost vícero mikrobiálních agens, je důležité stanovením jejich kvantity určit jejich potenciální důležitost u daného klinického případu.
Molekulární mikrobiologie má své jasně definované diagnostické postavení převážně tam, kde klasická mikrobiologie, založená na kultivacích mikroorganismů selhává, buďto díky svým technickým limitacím (obtížně kultivovatelné/nekultivovatelné agens) anebo nedostatečné rychlosti (několik dnů až týdnů potřebných k úspěšné kultivaci a identifikaci).