Klinische Wirksamkeit einer Multiplex-PCR-basierten Schnelldiagnosemethode bei Blutstrominfektionen (CEMP-RDI)

Blutstrominfektionen (BSI) gehören zu den schwerwiegendsten Infektionskrankheiten bei hospitalisierten Patienten und sind mit erheblicher Morbidität und Mortalität verbunden. Die frühzeitige Einleitung einer geeigneten antimikrobiellen Therapie ist einer der wichtigsten Überlebensfaktoren für diese Patienten. Die zeitnahe Optimierung der antimikrobiellen Behandlung wird jedoch häufig durch Verzögerungen eingeschränkt, die den konventionellen kulturbasierten mikrobiologischen Diagnosemethoden inhärent sind und in der Regel 24–72 Stunden benötigen, um eine definitive Erregeridentifizierung und Ergebnisse der antimikrobiellen Empfindlichkeitstests zu liefern. Infolgedessen greifen Kliniker häufig auf eine verlängerte empirische Breitspektrum-Antibiose zurück, was zur antimikrobiellen Resistenz, arzneimittelbedingten Nebenwirkungen und erhöhten Gesundheitskosten beiträgt.

Jüngste Fortschritte in der molekularen Diagnostik haben die Entwicklung von Multiplex-Polymerase-Kettenreaktions (PCR)-basierten Assays ermöglicht, die in der Lage sind, häufige Blutstromerreger und ausgewählte antimikrobielle Resistenzgene direkt aus positiven Blutkulturflaschen schnell nachzuweisen. Diese Tests können Ergebnisse innerhalb von etwa einer Stunde liefern und bieten das Potenzial, diagnostische Zeitabläufe erheblich zu verkürzen und eine frühere Eskalation, Deeskalation oder Optimierung der antimikrobiellen Therapie zu unterstützen. Trotz ihrer zunehmenden Verfügbarkeit gibt es nach wie vor nur begrenzt hochwertige Evidenz bezüglich der klinischen Wirksamkeit dieser schnellen Diagnosetools in der Praxis, insbesondere hinsichtlich ihrer Auswirkungen auf das Antibiotic Stewardship und patientenzentrierte Endpunkte.

Diese Studie ist als prospektive, randomisierte, kontrollierte, monozentrische klinische Studie konzipiert, um die klinische Wirksamkeit und diagnostische Leistungsfähigkeit eines Multiplex-PCR-basierten Schnelldiagnostik-Panels zu evaluieren, das direkt auf positive Blutkulturproben bei erwachsenen Patienten mit Blutstrominfektionen angewendet wird. Die Studie wird in einem 810-Betten umfassenden tertiären Universitätskrankenhaus durchgeführt und plant, über einen Zeitraum von 12 Monaten insgesamt 300 Patienten einzuschließen.

Erwachsene Patienten (≥18 Jahre) mit klinischem Verdacht auf eine Blutstrominfektion und einem positiven Blutkultursignal werden auf Eignung gescreent. Nach Bestätigung der Eignung und Einholung der Einwilligung nach Aufklärung werden die Patienten im Verhältnis 1:1 entweder der Studiengruppe oder der Kontrollgruppe randomisiert zugeteilt. Die Randomisierung erfolgt mittels einer computergenerierten permutierten Blockrandomisierung und wird nach Intensivstation (ICU) versus Normalstation, Vorliegen einer Neutropenie und Charlson Comorbidity Index-Kategorie stratifiziert, um eine ausgewogene Verteilung der Basisrisikofaktoren zwischen den Studienarmen sicherzustellen.

In der Studiengruppe werden positive Blutkulturproben zusätzlich zu den standardmäßigen mikrobiologischen Diagnosemethoden mittels eines Multiplex-PCR-basierten In-vitro-Diagnostik-Panels schnell getestet. Der Multiplex-PCR-Assay ist darauf ausgelegt, vordefinierte bakterielle und fungale Erreger sowie ausgewählte antimikrobielle Resistenzgene direkt aus positiven Blutkulturflaschen nachzuweisen. Die DNA-Extraktion wird gemäß den Herstelleranweisungen unter Verwendung eines schnellen, automatisierten Nukleinsäureextraktionssystems durchgeführt, gefolgt von einer Echtzeit-PCR-Amplifikation und Detektion. Die Ergebnisse des Multiplex-PCR-Assays stehen innerhalb von etwa einer Stunde zur Verfügung und werden umgehend dem behandelnden klinischen Team mitgeteilt. Diese Ergebnisse können in Verbindung mit der klinischen Einschätzung und institutionellen Behandlungsleitlinien genutzt werden, um Entscheidungen im antimikrobiellen Management zu leiten, einschließlich früher Eskalation, Deeskalation oder Optimierung der Therapie.

In der Kontrollgruppe werden positive Blutkulturproben gemäß der routinemäßigen klinischen Praxis ausschließlich mit standardmäßigen mikrobiologischen Diagnosemethoden verarbeitet. Die Standarddiagnostik umfasst die direkt aus positiven Blutkulturflaschen durchgeführte Gram-Färbung, Subkultivierung auf geeignete feste Medien, Erregeridentifizierung mittels konventioneller und automatisierter Methoden wie MALDI-TOF-Massenspektrometrie und antimikrobielle Empfindlichkeitstests unter Verwendung standardisierter Techniken. Die Ergebnisse werden dem klinischen Team gemäß dem routinemäßigen Laborarbeitsablauf mitgeteilt, sobald sie verfügbar sind.

Definitionen diagnostischer und therapeutischer Zeitparameter

Um eine präzise Auswertung der diagnostischen Zeitabläufe und des antimikrobiellen Behandlungsprozesses zu ermöglichen, werden für alle eingeschlossenen Patienten folgende zeitbezogene Variablen prospektiv erfasst:

• Die Zeit bis zur Erregeridentifizierung (TPI) mittels Standardmethoden ist definiert als die Zeit von der Blutkulturentnahme bis zur Identifizierung des verursachenden Mikroorganismus unter Verwendung standardmäßiger kulturbasierter Methoden.
• Die Zeit bis zum schnellen antimikrobiellen Empfindlichkeitstest (RAST) mittels Standardmethoden ist definiert als die Zeit von der Blutkulturentnahme bis zum Erhalt des ersten interpretierbaren Ergebnisses eines antimikrobiellen Empfindlichkeitstests mittels schneller Agardiffusionstests, angewendet auf die durch die Gram-Färbung bestimmte Mikroorganismengruppe.
• Die Zeit bis zur Erreger- und Resistenzgenidentifizierung (PRGI) mittels Multiplex-PCR ist definiert als die Zeit von der Blutkulturentnahme bis zur initialen Identifizierung des Erregers und der antimikrobiellen Resistenzgene unter Verwendung des Multiplex-PCR-Panels.
• Die Zeit bis zum antimikrobiellen Empfindlichkeitstest (AST) mittels Standardmethoden ist definiert als die Zeit von der Blutkulturentnahme bis zum Abschluss des definitiven antimikrobiellen Empfindlichkeitstests unter Verwendung standardmäßiger Kulturtechniken, einschließlich automatisierter Systeme, Mikrodilution oder Agardiffusionsmethoden.
• Die Zeit bis zur effektiven antimikrobiellen Therapie (ETT) ist definiert als die Zeit von der Blutkulturentnahme bis zur Verabreichung der ersten Dosis eines jeden antimikrobiellen Wirkstoffs, von dem bekannt ist, dass er in vitro gegen den isolierten Mikroorganismus aktiv ist, unabhängig vom antimikrobiellen Spektrum.
• Die Zeit bis zur optimalen antimikrobiellen Therapie (OTT) ist definiert als die Zeit von der Blutkulturentnahme bis zur Verabreichung der ersten Dosis der leitliniengerechten First-Line-Antibiose mit dem engsten Spektrum, die auf den isolierten Mikroorganismus abzielt. Die optimale Therapie stellt eine Untergruppe der effektiven Therapie dar und spiegelt den am besten geeigneten antimikrobiellen Wirkstoff wider, ohne unnötige Breitspektrumabdeckung einzuschließen.

Studienendpunkte und -ergebnisse

Der primäre Endpunkt der Studie ist die Zeit bis zur optimalen antimikrobiellen Therapie (OTT). Sekundäre Endpunkte umfassen die Zeit bis zur effektiven antimikrobiellen Therapie (ETT), die Zeit bis zur Erregeridentifizierung, Ereignisse der antimikrobiellen Eskalation und Deeskalation, die Gesamtdauer der antimikrobiellen Therapie, die Krankenhausverweildauer und die 28-Tage-Gesamtmortalität.

Die Klassifizierung sowohl der effektiven als auch der optimalen antimikrobiellen Therapie berücksichtigt alle innerhalb von 48 Stunden nach der Blutkulturentnahme verabreichten antimikrobiellen Wirkstoffe sowie die Verfügbarkeit mikrobiologischer und molekularer Diagnoseergebnisse. Das Absetzen der antimikrobiellen Therapie für Mikroorganismen, die als Kontamination bestimmt wurden, wird erfasst und in der Analyse als Zeit bis zur optimalen antimikrobiellen Therapie berücksichtigt.

Klinische und demografische Daten werden prospektiv für alle eingeschlossenen Patienten erhoben, einschließlich Alter, Geschlecht, Krankenhausstandort, Begleiterkrankungen, immunsuppressiver Status, Schweregrad-Scores, Vorhandensein intravaskulärer Zugänge, Infektionsquelle und Maßnahmen zur Quellenkontrolle. Zeitbezogene Variablen, einschließlich Blutkulturentnahme, Detektion des positiven Signals, Verfügbarkeit von Diagnoseergebnissen und Verabreichung von Antimikrobiotika, werden mit genauen Zeitstempeln erfasst.

Die diagnostische Leistungsfähigkeit des Multiplex-PCR-Panels wird durch Vergleich mit standardmäßigen kulturbasierten Methoden evaluiert, die als Referenzstandard dienen. Sensitivität, Spezifität, positiver prädiktiver Wert, negativer prädiktiver Wert und Übereinstimmungsstatistiken werden für die Erreger- und Resistenzgendetektion berechnet.

Alle statistischen Analysen werden unter Verwendung einer Standard-Statistiksoftware durchgeführt. Die abschließenden Analysen erfolgen nach Abschluss der Datenerhebung für alle eingeschlossenen Teilnehmer. Kontinuierliche Variablen werden basierend auf der Datenverteilung mit geeigneten deskriptiven Statistiken zusammengefasst, und kategoriale Variablen werden als Häufigkeiten und Prozentsätze ausgedrückt. Vergleiche zwischen den Studiengruppen werden mit geeigneten parametrischen oder nichtparametrischen Tests durchgeführt. Überlebensanalysen werden zur Auswertung der 28-Tage-Mortalität durchgeführt, und multivariable Regressionsmodelle können verwendet werden, um unabhängige Prädiktoren für klinische Ergebnisse zu identifizieren.

Diese Studie zielt darauf ab, robuste Evidenz zur klinischen Nützlichkeit schneller Multiplex-PCR-Diagnostik bei Blutstrominfektionen zu liefern und zu ermitteln, ob deren Implementierung im Vergleich zu konventionellen Diagnoseabläufen zu einer früheren Optimierung der antimikrobiellen Therapie, verbessertem Antibiotic Stewardship und besseren Patientenoutcomes führen kann.