Identification of Escherichia coli, Klebsiella pneumoniae, and Pseudomonas aeruginosa in Blood Cultures: en Multicenterutvärdering av en trefärgad Peptidnukleinsyrafluorescens In Situ Hybridiseringsanalys

TEXT

gramnegativa baciller (GNB) är associerade med blodflödesinfektioner (BSI) vilket resulterar i signifikant dödlighet, särskilt hos patienter på intensivvårdsavdelningar (ICU). Bland de vanligaste GNB-patogenerna är Escherichia coli, Klebsiella pneumoniae och Pseudomonas aeruginosa (4, 8). Valet av empirisk terapi för GNB-infektioner är utmanande på grund av inneboende antimikrobiell resistens bland många P. aeruginosa stammar och framväxande resistens mot karbapenem antimikrobiella medel bland K. pneumoniae isolat. Snabb patogenidentifiering samma dag (ID) direkt från nyligen positiva blodkulturflaskor kan påverka lämpligt urval av empirisk terapi, en viktig faktor för att förbättra patientens resultat (7). Peptid nukleinsyra fluorescens in situ hybridisering (PNA fisk) analyser (AdvanDx Inc.) har visat sig jämföra positivt med automatiserade fenotypiska ID-metoder och kan ge resultat på cirka 90 min (10). En begränsning av de nuvarande FDA-rensade GNB PNA-fiskanalyserna (E. coli / P. aeruginosa PNA fisk och E. coli, K. pneumoniae /P. aeruginosa PNA fisk) är oförmågan att skilja E. coli från K. pneumoniae. Denna multicenterstudie utvärderade prestanda för GNR (Gram-negativ stav) trafikljus PNA FISH (inte FDA cleared vid tidpunkten för denna studie), den första snabba PNA FISH-analysen för att identifiera 3 stora GNB (E. coli, K. pneumoniae och P. aeruginosa) direkt från nyligen positiva blodkulturer.

fyra amerikanska studieplatser samlade GNB-positiva kliniska blodkulturer. Den fenotypiska ID-metoden för varje laboratorium utfördes med användning av antingen MicroScan (Siemens Healthcare Diagnostics, Tarrytown, NY) eller vitek2 (biom sicrieux, Inc., Durham, NC). Data som samlats in för denna studie hade inga patientidentifierare, och endast blodkulturer ritade för kliniska ändamål användes. Institutional Review Board (IRB) godkännande eller undantag erhölls för studieprotokollet från varje institution. Varje webbplats använde ett av följande tre automatiserade, kontinuerligt övervakande blododlingssystem: BacT / Alert (biom asicrieux, Inc., Durham, NC), BACTEC (BD diagnostik, Spark, MD), eller VersaTrek (Trek diagnostiska System, Cleveland, OH). För varje prov utfördes GNR Traffic Light PNA FISH enligt tillverkarens instruktioner. Diabilder undersöktes med fluorescensmikroskopi (60-eller 100-oljeobjektiv, fluoresceinisotiocyanat/Texas-rött filter med dubbla bandpass). Resultaten tolkades som positiva när fluorescerande celler sågs i flera synfält, enligt följande: grön för E. coli, röd för P. aeruginosa och gul för K. pneumoniae. Dessutom EK / P. aeruginosa PNA fisk utfördes på varje prov (data visas inte). GNR trafikljus PNA fisk utfördes samtidigt med rutinlaboratoriet ID på överskott av blododlingsmaterial. Operatören av PNA FISH-testningen vid varje studieplats var blind för resultaten av rutinmässig laboratorie-ID tills all testning var klar.

totalt 490 kliniska blodkulturer positiva för GNB genom Gramfärgning och 4 blodkulturflaskor spikade med kliniska P. aeruginosa-isolat inkluderades i studien. Automatiserade fenotypiska ID-metoder identifierade 537 isolat, inklusive 43 i blandade tillväxtkulturer av 2 eller fler organismer. Av de identifierade organismerna var 186 (34,6%) E. coli, 110 (20,5%) K. pneumoniae och 48 (8,9%) P. aeruginosa. Av de 43 blandade kulturerna identifierades 15 ha 2 av GNR-trafikljuset PNA – fiskmålorganismer närvarande och förväntades därför visa 2 fluorescensresultat. GNR trafikljus PNA FISH identifierade korrekt 100% (186/186) av E. coli-isolaten, 99,1% (109/110) av K. pneumoniae-isolaten och 95,8% (46/48) av P. aeruginosa isolat (Tabell 1). En falsk negativ för K. pneumoniae och två falska negativ för P. aeruginosa, alla i blandade kulturer, registrerades (isolat var inte tillgängliga för omtestning). Enligt tillverkarens märkning av de andra PNA-fiskanalyserna, såsom E. coli/P. aeruginosa PNA-fisk, är detektionsgränsen (LOD) 105 CFU. I blandade kulturer är det möjligt att en organism kan växa ut den andra och att flaskan kan signalera positivt på den automatiserade blododlingsanordningen innan båda organismerna når denna LOD för PNA-fiskanalysen. Testets specificitet var 98.2% (162/165). Blandade kulturer som innehöll mer än ett isolat än E. coli, P. aeruginosa eller K. pneumoniae (totalt 28) räknades en gång i specificitetsberäkningarna, eftersom endast ett negativt resultat kunde förväntas observeras åt gången. Ett Enterobacter cloacae-prov gav ett falskt positivt E. coli (grönt) resultat( negativt vid upprepad testning) och ett Acinetobacter baumannii-prov gav ett falskt positivt P. aeruginosa (rött) resultat (isolat/prov otillgängligt för ytterligare testning). En annan falskt positiv P. aeruginosa (rött) resultat inträffade med ett prov innehållande Acinetobacter radioresistens, ett sällsynt kliniskt isolat. Analys av offentligt tillgängliga sekvenser (http://www.ncbi.nlm.nih.gov) avslöjade en partiell komplementär sekvenslikhet för A. radioresistens med P. aeruginosa PNA-sonden.

olämpligt initialt antibiotikaval och förseningar i att starta effektiv antimikrobiell behandling har visat sig påverka dödligheten hos patienter med GNB BSI (6, 7, 9) negativt och för Pseudomonas BSI har associerats med en längre sjukhusvistelse (9). Snabb identifiering av E. coli, P. aeruginosa eller K. pneumoniae från blododlingsflaskor har potential att påverka kliniska beslut genom att möjliggöra ett tidigt val av effektiv målinriktad antimikrobiell behandling och därmed bättre patientresultat och minskade längder av sjukhusvistelser. När arten har identifierats kan en terapeutisk behandling med antipseudomonal aktivitet såsom tobramycin eller piperacillin-tazobactam väljas för P. aeruginosa-infektion och ceftriaxon eller andra lämpliga läkemedel för E. coli-bakteriemi. Tidig identifiering av K. pneumoniae i blodkulturen skulle möjliggöra snabb initiering av lämplig terapi baserat på resistensmönstret för denna organism i en given institution, såsom hastigheten för utökat spektrum av transport av utvidgat spektrum av bär av laktamas (ESBL) eller prevalens av karbapenemresistens. Snabba PNA-FISKRESULTAT negativa för E. coli, P. aeruginosa eller K. pneumoniae har visat sig indikera en ökning av sannolikheten för att ett isolat är resistent mot ett cefalosporin, vilket ytterligare stöder begreppet snabb patogen-ID som påverkar terapeutiska beslut (5).

denna studie visade att GNR Traffic Light PNA FISH är en mycket känslig och specifik analys för att identifiera den vanligaste GNB som återhämtats från nyligen positiva blodkulturflaskor. Tiden till resultat för GNR trafikljus PNA fisk från en positiv blodkultur är ungefär 90 min (hands-on teknolog tid är ungefär 10 min per test), jämfört med 1 till 3 dagar för konventionella fenotypiska metoder. Medan bedömningen av den faktiska kostnaden för GNR Traffic Light pna FISH-genomförandet var utanför ramen för denna studie, är den ungefärliga kostnaden per test baserat på tillverkarens Listpris $39 (exklusive kontroller), med en Medicare-ersättning på $84.66. Som föreslagits av studier av andra PNA-fiskanalyser skulle laboratoriekostnader för implementering av GNR-trafikljus PNA-fisk vara motiverade när de mäts mot förbättrade patientresultat, minskade längder på sjukhusvistelser och förnuftig användning av antimikrobiell terapi (1, 2, 3). Den direkta effekten av GNR Traffic Light PNA FISH på valet av lämplig empirisk terapi, efterföljande patientresultat och kostnadsfördelar skulle vara intressanta områden för framtida studier.