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Thesis etd-01282022-190743


Thesis type
Tesi di specializzazione (4 anni)
Author
PERUZZI, ALESSIA
URN
etd-01282022-190743
Thesis title
VALIDAZIONE DEL dRAST COME STRUMENTO DIAGNOSTICO PER L?ESECUZIONE DELL?ANTIBIOGRAMMA RAPIDO DA EMOCOLTURA POSITIVA
Department
RICERCA TRASLAZIONALE E DELLE NUOVE TECNOLOGIE IN MEDICINA E CHIRURGIA
Course of study
MICROBIOLOGIA E VIROLOGIA (non medici)
Supervisors
relatore Prof.ssa Ghelardi, Emilia
correlatore Prof. Rossolini, Gian Maria
Keywords
  • studio di valutazione di performance strumentale
  • antibiogramma rapido
  • terapia sepsi
  • test di suscettibilità agli antibiotici
Graduation session start date
18/02/2022
Availability
Full
Summary

RIASSUNTO


La cura ottimale dei pazienti con sepsi dipende dal successo dell’identificazione e della caratterizzazione fenotipica di microrganismi clinicamente rilevanti dalle emocolture positive e dalla tempestiva segnalazione dei risultati al clinico. L’importanza della diagnosi rapida della sepsi è ancora più elevata in setting ad alta incidenza di infezioni causate da patogeni multiresistenti (MDR), per i quali esistono limitate opzioni terapeutiche. In questo contesto, la rapida somministrazione di una terapia mirata, basata sui risultati di identificazione e sui test di sensibilità antimicrobica (AST) del patogeno, risulta essere di crescente rilevanza per l’outcome del paziente. Attualmente, il tempo totale di gestione (tournaround time, TAT) delle emocolture positive richiede almeno 72 ore poiché richiede diverse fasi di coltura (coltura del flacone di prelievo, coltura dell’organismo, esecuzione AST) oltre all’identificazione di specie. Ridurre al minimo il TAT è quindi di fondamentale importanza per garantire la somministrazione di una terapia antibiotica efficace. Lo strumento dRASTTM, sviluppato da QuantaMatrix, è un sistema di indagine di sensibilità antimicrobica diretto e rapido, capace di effettuare saggi AST direttamente da una emocoltura positiva in sole sei ore. Lo scopo di questo studio è stato quello di confrontare le prestazioni dei pannelli QMAC-dRAST GN e GP, per patogeni Gram-negativi e Gram-positivi rispettivamente, con la minima concentrazione inibente (MIC) ricavata tramite metodica di riferimento di microdiluizione in brodo utilizzando piastre liofilizzate MICRONAUT. Il confronto tra le due metodiche è stato effettuato ricavando i valori di essential agreement (EA), category agreement (CA), very major error (VME) e major error (ME) in accordo alle linee guida ISO 20776-2:2007. Gli isolati sono stati ottenuti partendo da campioni anonimizzati di emocolture positive ricevute presso il laboratorio di Microbiologia e Virologia dell’Azienda Ospedaliero Universitaria di Careggi. Sono state valutate un totale di 120 emocolture:72 sostenute da batteri Gram-negativi (27 Klebsiella pneumoniae,17 Escherichia coli, , 12 Pseudomonas aeruginosa, 2 Acinetobacterbaumannii, 1 Stenotrophomonas maltophilia e 13 altre Enterobacterales) e 48 da batteri Gram-positivi (6 Enterococcus faecalis, 6 Enterococcus faecium, 17 Staphylococcus aureus, 14 Staphylococcus epidermidis, 4 Staphylococcus haemolyticus e 1 Staphylococcus hominis). La collezione ha incluso 10 ceppi Gram-negativi produttori di carbapenemasi (6 di tipo KPC, 2 VIM, 1 NDM e 1 KPC + VIM), 4 ceppi produttori di β-lattamsi a spettro esteso (CTX-M), e, tra i Gram-positivi,4 S. aureusmeticillino resistenti. Per i batteri Gram-negativi sono stati valutati 11 antibiotici, mentre per i batteri Gram-positivi sono stati valutati 12 antibiotici. Prendendo in esame i Gram-negativi l’EA maggiore è stato ottenuto con trimetoprim/sulfametoxazolo (95% 57/60) ciprofloxacina (95,8% 68/71), amikacina (97,2% 69/71), amoxicillina/acido clavulanico (92,9% 52/56), ceftazidime/avibactam (92,8% 64/69)e cefepime (92,8% 64/69), mentre le percentuali più basse sono state riscontrate per meropenem (78,9% 56/71), ceftazidime (87% 60/69), colistina (79,1% 53/67) e piperacillina/tazobactam (88,4% 61/69). Percentuali di CA>90% sono state ottenute con gentamicina (96,6% 57/59), cefepime (95,7% 66/69), colistina (95,5% 64/67), trimetoprim/sulfametoxazolo (95% 57/60), amikacina (94,4% 67/71), ciprofloxacina (94,4% 67/71) e ceftazidime/avibactam (94,2% 65/69); piperacillina/tazobactam ha invece mostrato il valore di CA più basso (79,7% 55/69). dRASTTMsembra mostrare una generale tendenza alla sottostima evidenziata da percentuali elevate di VME, in particolare per amikacina (33,3%), meropenem (30%) e ceftazidime/avibactam (25%). Riguardo i Gram-positivi, l’EA migliore è stato rilevato con eritromicina (100% 36/36). Mentre ampicillina, clindamicina, acido fusidico e rifampicina hanno riportato valori di EA >90%. I valori più bassi di EA sono stati ottenuti con teicoplanina (68,8%) e gentamicina (77,8%). Inoltre, sempre eritromicina, linezolid e vancomicina hanno mostrato 100% di CA, mentre clindamicina, acido fusidico, gentamicina e rifampicina hanno mostrasto percentuali >90%. i valori peggiori di CA sono stati ottenuti con daptomicina (80,6%) e levofloxacina (81,3%).
I dati di VME e ME relativi ai Gram-positivi, sebbene parziali, sembrano mostrare un profilo più coerente tra i due sistemi AST. I risultati di questo studio hanno permesso di evidenziare che il sistema dRASTTM presenta buone potenzialità per il suo inserimento in un percorso di routine diagnostica, anche se sono state rilevate importanti criticità su alcuni farmaci e l’assenza, al momento, di un pannello di MIC per le specie fungine e di nuove molecole antibiotiche (es. cefiderocol e meropenem/vaborbactam). Sarà necessario continuare a valutare le prestazioni di dRASTTM su un maggior numero di emocolture in vista anche dei futuri aggiornamenti annunciati dalla ditta produttrice.


ABSTRACT


The optimal treatment for patients affected by sepsis depends on the correct identification and phenotypic characterization of the clinically relevant microorganisms detected from positive blood cultures and on the timely results reporting to clinicians. The importance of the rapid diagnosis of sepsis is even higher in settings presenting a high frequency of infections caused by multidrug-resistant (MDR) pathogens, for which effective therapeutic options are lacking. In this context, the rapid subministration of an adequate antimicrobial therapy, based on pathogen identification and antimicrobial susceptibility testing (AST)results appears to be of increasing importance for patient’s outcome. Nowadays, the total turnaround time(TAT) of sepsis is more than 72 hours, due to theneed of an incubation period (for the detection of microbial growth in the blood sample, for subculture and for AST)in addition to species identification. Reducing TAT is of paramount importance to guarantee the subministration of an effective antimicrobial therapy. The dRASTTM, developed by Quantamatrix, is a rapid and direct antimicrobial susceptibility investigation system, able to detemine AST directly from positive blood cultures in just 6 hours. The aim of this study was to compare the performance of the QMAC-dRAST GN and GP panels, for Gram-negative and Gram-Positive pathogens, respectively, with the mimal inhibitory concentration (MIC) obtained with reference broth microdilution method using lyophilized MICRONAUT plates. The comparison between the two methods was made obtaining the values of essential agreement (EA), category agreement (CA), very major error (VME) and major error (ME) according to ISO 20776-2:2007guidelines. The strains were isolated from anonymized positive blood culture samples received at the Microbiology and Virology unit of Careggi University Hospital. A total of 120 blood cultures were evaluated:72 Gram-negative bacteria (27 Klebsiella pneumoniae, 17 Escherichia coli, , 12 Pseudomonas aeruginosa, 2 Acinetobacter baumannii, 1 Stenotrophomonas maltophilia and 13 other Enterobacterales) and 48 Gram-positive bacteria (6 Enterococcus faecalis, 6 Enterococcus faecium, 17 Staphylococcus aureus, 14 Staphylococcus epidermidis, 4 Staphylococcus haemolyticus and 1 Staphylococcus hominis). The collection included 10 carbapenemase-producing Gram-negative strains (6 KPC, 2 VIM, 1 NDM and 1 KPC+VIM), 4 extended-spectrum-β-lactamases-producers (CTX-M) and 4 methicillin-resistant S. aureus. A total of 11 antibiotics were evaluated for Gram-negative bacteria, while 12 for Gram-positive bacteria.
Regarding Gram-negative strains, the higher percentages of EA were observed with trimethoprim/sulfametoxazole (95% 57/60), ciprofloxacin (95,8% 68/71), amikacin (97,2% 69/71) amoxicillin/clavulanic acid (92,9% 52/56), ceftazidime/avibactam (92,8% 64/69) and cefepime (92,8% 64/69), while the lower percentages were observed for meropenem (78,9% 56/71), ceftazidime (87% 60/69), colistin (79,1% 53/67) and piperacillin/tazobactam (88,4% 61/69). A CA >90% was observed for gentamicin (96,6% 57/59), cefepime (95,7% 66/69), colistin (95,5% 64/67), trimethoprim/sulfametoxazole (95% 57/60), amikacin (94,4% 67/71), ciprofloxacin (94,4% 67/71) and ceftazidime/avibactam (94,2% 65/69); piperacillin/tazobactam reported the lower CA value (79,7% 55/69). dRASTTMshowed a general tendency to underestimate MIC values, highlighted by considerable VME values for amikacin (33.3%), meropenem (30%) and ceftazidime/avibactam (25%). Regarding Gram-positive bacteria, the higher EA was observed with erythromycin (100% 36/36). While ampicillin, clindamycin, fusidic acid and rifampicin reported EA values> 90%. The lowest EA values ​​were obtained with teicoplanin (68.8%) and gentamicin (77.8%). Furthermore, erythromycin, linezolid and vancomycin also showed 100% CA, while clindamycin, fusidic acid, gentamicin and rifampicin showed a percentage> 90%. the worst CA values ​​were obtained with daptomycin (80.6%) and levofloxacin (81.3%). Data regarding VME and ME in Gram-positive strains, althoughpartial, seem to show a better concordance between thetwo AST methods. The results ofthis study suggest the potential ofdRASTTMsystem if included in a routinelydiagnostic workflow, althoughrelevantcritical issues have been detected forsome antimicrobials and the absence, for now, of a MIC panel for yeasts and fungus and of novel antimicrobial drugs (e.g cefiderocol and meropenem/vaborbactam). Further studies will be requiredto test the performance of dRASTTM on a higher number of positive blood cultures also in view of future updates announced by the manufacturer.
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