Klinisk effektivitet af en multiplex PCR-baseret hurtig diagnostisk metode ved blodinfektioner (CEMP-RDI)

Blodbaneinfektioner (BSI'er) er blandt de mest alvorlige infektionssygdomme, man støder på hos indlagte patienter, og er forbundet med betydelig morbiditet og mortalitet. Tidlig indledning af passende antimikrobiel behandling er en af de vigtigste faktorer for overlevelse hos disse patienter. Men rettidig optimering af antimikrobiel behandling er ofte begrænset af forsinkelser, der er iboende i konventionelle kultur-baserede mikrobiologiske diagnostiske metoder, som typisk kræver 24-72 timer for at give definitiv patogenidentifikation og resultater for antimikrobiel følsomhed. Som konsekvens herpå er klinikere ofte afhængige af langvarig bredspektret empirisk antimikrobiel behandling, hvilket bidrager til antimikrobiel resistens, lægemiddelrelaterede bivirkninger og øgede sundhedsomkostninger.

Nylige fremskridt inden for molekylær diagnostik har muliggjort udviklingen af multiplex polymerasekædereaktion (PCR)-baserede test, der er i stand til hurtigt at påvise almindelige blodbanepatogener og udvalgte gener for antimikrobiel resistens direkte fra positive blodkulturflasker. Disse test kan give resultater inden for cirka en time, hvilket giver potentiale til at forkorte diagnostiske tidslinjer betydeligt og understøtte tidligere antimikrobiel eskalerings-, de-eskalerings- eller optimeringsstrategier. På trods af deres stigende tilgængelighed er der stadig begrænset højkvalitets evidens vedrørende den kliniske effektivitet af disse hurtige diagnostiske værktøjer i den virkelige verden, især med hensyn til deres indvirkning på antimikrobiel forvaltning og patientcentrerede resultater.

Dette studie er designet som et prospektivt, randomiseret, kontrolleret, single-center klinisk forsøg, der skal evaluere den kliniske effektivitet og diagnostiske præstation af en multiplex PCR-baseret hurtig diagnostisk panel anvendt direkte på positive blodkulturprøver hos voksne patienter med blodbaneinfektioner. Studiet vil blive gennemført på et 810-senge tertiært universitetshospital og planlægges at inkludere i alt 300 patienter over en 12-måneders periode.

Voksne patienter (≥18 år) med klinisk mistanke om blodbaneinfektion og et positivt blodkultursignal vil blive screenet for berettigelse. Efter bekræftelse af berettigelse og informeret samtykke vil patienterne blive randomiseret i et 1:1 forhold til enten undersøgelsesgruppen eller kontrolgruppen. Randomisering vil blive udført ved hjælp af en computer-genereret permuteret blokrandomiseringsmetode og vil blive stratificeret efter intensiv afdeling (ICU) versus sengeafsnitsindlæggelse, tilstedeværelse af neutropeni og Charlson Comorbidity Index kategori for at sikre en afbalanceret fordeling af baseline risikofaktorer mellem undersøgelsesgrupperne.

I undersøgelsesgruppen vil positive blodkulturprøver gennemgå hurtigtestning ved hjælp af en multiplex PCR-baseret in vitro diagnostisk panel ud over standard mikrobiologiske diagnostiske metoder. Multiplex PCR-assay'et er designet til at detektere foruddefinerede bakterielle og svampepatogener såvel som udvalgte gener for antimikrobiel resistens direkte fra positive blodkulturflasker. DNA-ekstraktion vil blive udført ved hjælp af et hurtigt, automatiseret nukleinsyre-ekstraktionssystem i henhold til producentens instruktioner, efterfulgt af real-time PCR-forstærkning og detektion. Resultater af multiplex PCR-assay'et vil være tilgængelige inden for cirka en time og vil blive rapporteret prompte til det behandlende kliniske team. Disse resultater kan bruges til at vejlede beslutninger om antimikrobiel behandling, herunder tidlig eskalerings-, de-eskalerings- eller optimeringsstrategier, i forbindelse med klinisk dømmekraft og institutionelle behandlingsretningslinjer.

I kontrolgruppen vil positive blodkulturprøver blive bearbejdet ved hjælp af standard mikrobiologiske diagnostiske metoder alene, i overensstemmelse med rutinemæssig klinisk praksis. Standarddiagnostik omfatter Gram-farvning udført direkte fra positive blodkulturflasker, subkultur på passende fast medium, organismeidentifikation ved hjælp af konventionelle og automatiserede metoder såsom MALDI-TOF massespektrometri og antimikrobiel følsomhedstestning ved hjælp af standardiserede teknikker. Resultater vil blive rapporteret til det kliniske team, når de bliver tilgængelige gennem rutinelaboratoriets arbejdsgang.

Definitioner af diagnostiske og terapeutiske tidsparametre

For at muliggøre en præcis evaluering af diagnostiske tidslinjer og antimikrobiel behandlingsprocesser vil følgende tidsrelaterede variable blive registreret prospektivt for alle inkluderede patienter:

• Tid til patogenidentifikation (TPI) ved standardmetoder defineres som tiden fra blodkulturindsamling til identifikation af den årsagssættende mikroorganisme ved hjælp af standard kultur-baserede metoder.
• Tid til hurtig antimikrobiel følsomhedstestning (RAST) ved standardmetoder defineres som tiden fra blodkulturindsamling til opnåelse af det første fortolkbare resultat for antimikrobiel følsomhed fra hurtig diskdiffusionstestning anvendt på mikroorganismegruppen bestemt ved Gram-farvning.
• Tid til patogen- og resistensgenidentifikation (PRGI) ved multiplex PCR defineres som tiden fra blodkulturindsamling til indledende identifikation af patogenet og gener for antimikrobiel resistens ved hjælp af multiplex PCR-panelet.
• Tid til antimikrobiel følsomhedstestning (AST) ved standardmetoder defineres som tiden fra blodkulturindsamling til afslutning af definitiv antimikrobiel følsomhedstestning ved hjælp af standard kulturteknikker, herunder automatiserede systemer, mikrodilution eller diskdiffusionsmetoder.
• Tid til effektiv antimikrobiel behandling (ETT) defineres som tiden fra blodkulturindsamling til administration af den første dosis af ethvert antimikrobielt middel, der er kendt for at være in vitro aktivt mod den isolerede mikroorganisme, uanset antimikrobielt spektrum.
• Tid til optimal antimikrobiel behandling (OTT) defineres som tiden fra blodkulturindsamling til administration af den første dosis af det smalleste-spektrum, retningslinjeanbefalede førstelinje antimikrobiel behandling rettet mod den isolerede mikroorganisme. Optimal behandling repræsenterer en undergruppe af effektiv behandling og afspejler det mest passende antimikrobielle middel uden inklusion af unødvendig bredspektret dækning.

Studieendepunkter og resultater

Det primære endepunkt i studiet er tid til optimal antimikrobiel behandling (OTT). Sekundære endepunkter omfatter tid til effektiv antimikrobiel behandling (ETT), tid til patogenidentifikation, antimikrobiel eskalerings- og de-eskaleringshændelser, total varighed af antimikrobiel behandling, længde af hospitalsophold og 28-dages total mortalitet.

Både effektiv og optimal antimikrobiel behandlingsklassifikation vil overveje alle antimikrobielle midler administreret inden for 48 timer efter blodkulturindsamling og tilgængeligheden af mikrobiologiske og molekylære diagnostiske resultater. Ophør af antimikrobiel behandling for mikroorganismer, der vurderes at repræsentere kontamination, vil blive registreret og inkluderet i analysen som tid til optimal antimikrobiel behandling.

Kliniske og demografiske data vil blive indsamlet prospektivt for alle inkluderede patienter, herunder alder, køn, hospitalsplacering, komorbide tilstande, immunsuppressiv status, sygdomsalvorlighedsscores, tilstedeværelse af intravaskulære enheder, infektionskilde og kildekontrolforanstaltninger. Tidsrelaterede variable, herunder blodkulturindsamling, positiv signaldetektion, tilgængelighed af diagnostiske resultater og antimikrobiel administration, vil blive registreret med præcise tidsstempler.

Den diagnostiske præstation af multiplex PCR-panelet vil blive evalueret ved sammenligning med standard kultur-baserede metoder, der vil tjene som referencestandard. Sensitivitet, specificitet, positiv prædiktiv værdi, negativ prædiktiv værdi og overensstemmelsesstatistikker vil blive beregnet for patogen- og resistensgendetektion.

Alle statistiske analyser vil blive udført ved hjælp af standard statistisk software. Endelige analyser vil blive udført efter afslutning af dataindsamling for alle inkluderede deltagere. Kontinuerte variable vil blive opsummeret ved hjælp af passende deskriptiv statistik baseret på datadistribution, og kategoriske variable vil blive udtrykt som frekvenser og procenter. Sammenligninger mellem undersøgelsesgrupper vil blive udført ved hjælp af passende parametriske eller ikke-parametriske test. Overlevelsesanalyser vil blive udført for at evaluere 28-dages mortalitet, og multivariable regressionsmodeller kan blive brugt til at identificere uafhængige prædiktorer for kliniske resultater.

Dette studie har til formål at give robust evidens vedrørende den kliniske nytte af hurtige multiplex PCR-diagnostik ved blodbaneinfektioner og at afgøre, om deres implementering kan føre til tidligere optimering af antimikrobiel behandling, forbedret antimikrobiel forvaltning og bedre patientresultater sammenlignet med konventionelle diagnostiske arbejdsgange.