Заказать звонокМасс-спектрометрия, антибиотикорезистентность и культуры крови: готовое решение для микробиологической лаборатории
Распечатать
Поделиться
Время — это чья-то жизнь
Традиционно диагностика бактериальных инфекций проводится на основе биохимических и микробиологических тестов. В ожидании результата пациентам вводят эмпирически назначенные антибиотики, которые зачастую оказываются малоэффективными или неэффективными вовсе. Поэтому клиническим микробиологическим лабораториям требуются быстрые, надежные и экономически эффективные методы идентификации потенциальных патогенов, которые позволили бы своевременно начать адекватную антимикробную терапию.
В настоящее время накоплено достаточно результатов исследований, которые показали, что масс-спектрометрия с матрично-активированной лазерной десорбцией/ионизацией (MALDI-TOF MS) может успешно использоваться для ранней идентификации бактерий в культурах крови, инфекций мочевыводящих путей и т.д.
Обнаружение бактериемии и фунгемии — одна из важнейших задач клинической микробиологии. Для этого в современных условиях используют культуру крови (гемокультуру), то есть образец крови пациента, который помещают во флакон с питательной средой для культивирования микроорганизмов и выявления патогенов.
Гемокультуры до настоящего времени остается самым простым и распространенным методом для установления причины инфекции кровотока. После культивирования в микробиологической лаборатории сначала получают данные о возбудителе инфекционного заболевания с помощью масс-спектрометрии, затем определяют антибиотикочувствительность.
Быстрая диагностика и грамотное терапевтическое лечение критически важны. Например, для септических пациентов запаздывание адекватной терапии значительно снижает шансы на выживание. С другой стороны, начало эффективной антимикробной терапии в первые 24–48 часа снижает смертность, ускоряет выздоровление и сокращает пребывание пациента в стационаре, а также уменьшает риски побочных эффектов, возникновения антибиотикорезистентности. В итоге снижаются затраты на здравоохранение в целом.
Вот почему современная микробиологическая лаборатория должна располагать всем необходимым оборудованием для выращивания микроорганизмов в культуре крови, идентификации возбудителя заболевания с помощью масс-спектрометра, работающего по технологии MALDI-TOF, и подбора антибиотиков после определения чувствительности возбудителя инфекционного заболевания с помощью специализированного оборудования.
Компания «ИнтерЛабСервис» (Москва) — эксклюзивный дистрибьютор Autobio Diagnostics, крупнейшего китайского производителя микробиологического оборудования. В качестве комплексного решения в области микробиологии компания предлагает следующее оборудование (рис. 1):
- гемокультиваторы — «BC 120» и/или «BC 60»;
- масс-спектрометр «Autof MS 1000»;
- Анализатор определения антибиотикочувствительности AutoMic-i600.
Рис. 1 Схема современной микробиологической лаборатории.
Этап I. Гемокультивирование
Какие же цели у гемокультивирования?
- Подтвердить наличие микроорганизмов в кровотоке;
- идентифицировать возбудителя инфекции кровотока;
- помочь врачу определить источник инфекции;
- выделить микроорганизм с целью последующего определения антибиотикочувствительности и своевременного назначения лечения.
Анализаторы гемокультур из портфеля компании «ИнтерЛабСервис» в настоящее время представлены двумя приборами: BC 60 (рис. 2) и ВС 120 (рис. 3).
|
|
| Рис. 2 Гемокультиватор ВС 60 | Рис. 3 Гемокультиватор ВС 120 |
Принцип работы у обоих приборов одинаков: культуры крови пациентов инкубируются во флаконах со специальной питательной средой внутри анализатора. Учет роста различных видов микроорганизмов проводится автоматически.
Приборы данного класса используют три типа флаконов (рис. 4):
- для выращивания аэробов;
- для выращивания анаэробов;
- педиатрические флаконы для выращивания аэробов из крови маленьких пациентов.
Рис. 4 Флаконы для гемокультивирования
Все флаконы хранятся при температуре 2–25 °C в течение 12 месяцев.
В состав сред также входит специальная катионная смола, адсорбирующая антибиотики из образца. Это позволяет более точно определять наличие возбудителя того или иного инфекционного заболевания, например, когда пациенту до обследования уже назначали антибиотикотерапию либо анамнез заболевания неизвестен.
Необходимо помнить, что бактерии и грибы присутствуют в крови не постоянно, поэтому при использовании для посева только одного комплекта (один аэробный и один анаэробный флакон) чувствительность ограничена. По этой причине рекомендуется включать в каждый стандартный комплект для гемокультивирования парные аэробные и анаэробные флаконы для посева. Образец крови следует поровну разделять между аэробным и анаэробным флаконами. Если анаэробный флакон не используется, его следует всегда заменять дополнительным аэробным флаконом, чтобы гарантировать посев достаточного объема крови.
Определение роста микроорганизмов во флаконах производится начиная с трех часов инкубации в приборе, а затем — каждые 10 мин. Статус образца отображается на дисплее программного обеспечения (ПО), которое обновляется в режиме реального времени. Оповещение о положительных результатах на гемокультиваторах BC 60 и ВС 120 осуществляется в виде следующих индикаторов: звука, света и 3-х видов цвета.
Приборы линейки BC отличаются пропускной способностью, то есть количеством единовременно инкубируемых образцов: у BC 60 это 60 флаконов, у BC 120 – 120 флаконов. Большое преимущество гемокультиватора ВС 60 — возможность объединения в кластеры по 2, 4 или 6 приборов, что увеличивает производительность с 60 до 360 флаконов. По оценке Autobio Diagnostics, максимальная производительность гемокультиваторов BC 60 — от 4500 до 27000 образцов в год, в то время как для BC 120 — около 9000 образцов в год.
Этап II. Идентификация
После того, как наличие патогена во флаконах подтверждено визуально на приборах BC 60 и/или ВС 120, начинается следующий этап исследования: необходимо идентифицировать патогенные микроорганизмы до вида или рода путем выделения чистой культуры на чашках Петри. Далее идентификацию возбудителя проводят на масс-спектрометре Autof MS 1000 с использованием базы данных референтных микроорганизмов от компании Autobio Diagnostics, которая на сегодня является одной из самых обширных.
Рис. 5 Масс-спектрометр «Autof MS 1000»
В Китае и Европе масс-спектрометр Autof MS 1000 широко используется в клинической диагностике. Данная технология позволяет получить бактериальный спектр в течение нескольких минут. При этом идентифицируются рибосомные белки, молекулярная масса которых, как правило, не превышает 15 кДа.
Как и на всех аналогичных приборах, полученные масс-спектры неизвестных микроорганизмов необходимо сравнивать со спектрами достоверно идентифицированных микроорганизмов, которые содержатся в базе данных. На основании корреляции полученных пиков и их интенсивности высчитывается коэффициент соответствия. Метод дает возможность определять микроорганизмы до рода и вида.
Важно отметить, что база данных Autof MS 1000 постоянно расширяется и регулярно (раз в полгода) обновляется, что позволяет идентифицировать все большее число микроорганизмов. По состоянию на август 2022 года база данных Autof MS 1000 включает 1032 рода, 5053 вида, 16892 штамма.
Пользователям предложены специальные протоколы выделения рибосомных белков из микобактерий, грамположительных и грамотрицательных бактерий, а также сложных микроорганизмов, таких, например, как споросодержащие бактерии или грибы. Использование готовых протоколов позволяет улучшать качество сокристаллизации матрицы с аналитом и повысить качество анализируемых данных.
Результат идентификации микроорганизмов на масс-спектрометре Autof MS 1000 оценивается по значению индекса соответствия (score value) в диапазоне от 0 до 10.
Подробную информацию по масс-спектрометру Autof MS 1000 (рис. 5) компания «ИнтерЛабСервис» представила на сайте PCR NEWS, в статье от 31 марта 2022 года.
Этап III. Определение лекарственной чувствительности
После идентификации микроорганизма на масс-спектрометре Autof MS 1000 необходимо понять, каким антимикробным препаратом нужно лечить пациента. Для этого компания «ИнтерЛабСервис» предлагает анализатор AutoMic- i600, который в автоматическом режиме определяет чувствительность микроорганизмов к антибиотикам (рис. 6).
Рис. 6 Анализатор антибиотикочувствительности «AutoMic-i600»
Принцип работы анализатора AutoMic-i600 основан на методе многократных серийных разведений, причем используются 5 типов специализированных карт:
- для определения антибиотикочувствительности грамположительных бактерий (GP);
- неферментирующих бактерий (NF);
- энтеробактерий (EB);
- стрептококков (ST);
- грибов(FG).
Рис. 7 Карта с антибиотиками
После загрузки необходимых расходных материалов в прибор образцы автоматически рассеваются из флаконов в 120-луночные карты, содержащие антибиотики в различных концентрациях. Во время дальнейшей инкубации прибор считывает результаты на четырех длинах волн двумя методами — турбидиметрическим (по мутности) и колориметрическим (по цветности).
Как выглядит распределение антибиотиков на картах?
Рис. 8 Распределение антибиотиков на карте AST GP. Цветом выделены тигециклин (TGC), оритаванцин (ORI) и цефтаролин (CPT).
Антибиотики тигециклин, оритаванцин и цефтаролин в качестве примера выбраны не случайно, поскольку каждый из них обладает тем или иным преимуществом. Тигециклин применяют при полирезистентности, оринтавацин считается первым по использованию в мире, а цефтаролин относится к антибиотикам пятого поколения. Таким образом, карты содержат современные антибиотики, которые наиболее часто используются в лечебной практике.
Еще одна полезная особенность карт от компании Autobio Diagnostics — возможность их моделирования под задачи заказчика, то есть пользователь может вводить в состав карт интересующие его антибиотики.
Какие существуют преимущества у анализатора AutoMic-i600 с точки зрения пропускной способности?
Основное преимущество — это масштаб контрольных точек в картах (120), где большое количество различных антибиотиков и их предельные разведения позволяют получать более корректные результаты, поэтому лечащему врачу проще подобрать дозировку антибиотиков, снижая тем самым риск их побочных эффектов.
Все перечисленное оборудование возможно подключить в лабораторную информационную систему (ЛИС).
Таким образом, комплексное решение для микробиологических лабораторий — культуры крови, масс-спектрометрия и антибиотикорезистентность в комплекте с реагентами и расходными материалами, которые предлагает компания «ИнтерЛабСервис», — закрывает все основные потребности в здравоохранении при диагностике инфекционного заболевания.
Рекомендуемая литература
Autof MS1000:
Оценка метода MALDI-TOF MS для диагностики микроорганизмов в культурах крови
Оценка масс-спектрометра Autof MS 1000 при идентификации клинических штаммов
Сравнение Autof MS 1000 и Bruker Biotyper в идентификации клинических микроорганизмов
Культуры крови:
1. Wang Ruixue, Zhang Lizhong, Guo Jiqiang, Lang Chaojun, Wu Kaituo. Result analysis of testing bacteria cultivation capacity of blood culture bottles from different manufacturers. Chinese Remedies & Clinics ，May 2018,Vol.18, No.5
2. Fei Zhiwei. Investigating the Antibiotics Adsorption Capacity of Different Blood Culture Systems in Simulated Bacteremia. Guide of China Medicine Oct 2015, 13 (30)
3. CAO Ke WAN Xia. Investigating the Antibiotics Adsorption Capacity of Two Different Blood Culture Systems in Simulated Bacteremia. Vol. 25 No. 1 Journal of Aerospace Medicine Jan 2014.
4. Bin Lou, Xiaoshao Li, Guangyu Fu, Jiangwei Luo. Study on the capability of simulated bacteremia detection in two different blood culture systems.