Multiplex PCR-pohjaisen nopean diagnostisen menetelmän kliininen tehokkuus verenkiertoinfektioissa (CEMP-RDI)

Verenkiertotulehdukset (BSI:t) ovat yksi vakavimmista sairaalapotilailla esiintyvistä tartuntataudeista, ja ne liittyvät merkittävään sairastuvuuteen ja kuolleisuuteen. Aikainen sopivan mikrobilääkehoidon aloittaminen on yksi tärkeimmistä selviytymistä määrittävistä tekijöistä näissä potilaissa. Mikrobilääkehoidon ajallinen optimointi on kuitenkin usein rajoittunut perinteisiin viljelyyn perustuviin mikrobiologisiin diagnoosimenetelmiin liittyvien viiveiden vuoksi, jotka yleensä vaativat 24–72 tuntia lopullisen patogeenin tunnistamiseen ja mikrobilääkeherkkyystulosten saamiseen. Tämän seurauksena kliiniset lääkärit turvautuvat usein pitkäkestoiseen laaja-alaisen empirisen mikrobilääkehoidon käyttöön, mikä edistää mikrobilääkeresistenssiä, lääkeaineisiin liittyviä haittatapahtumia ja lisää terveydenhuollon kustannuksia.

Molekyylidiagnostiikan viimeaikaiset edistysaskeleet ovat mahdollistaneet monipuolisten polymeraasiketjureaktio (PCR)-pohjaisten testien kehittämisen, jotka kykenevät nopeasti tunnistamaan yleisiä verenkiertopatogeeneja ja valittuja mikrobilääkeresistenssigeenejä suoraan positiivisista veriviljelypulloista. Nämä testit voivat tarjota tuloksia noin tunnissa, mikä tarjoaa mahdollisuuden merkittävästi lyhentää diagnoosiaikoja ja tukea aikaisempaa mikrobilääkehoidon tehostamista, vähentämistä tai optimointia. Vaikka niiden saatavuus kasvaa, on edelleen vähän korkealaatuista näyttöä näiden nopeiden diagnoosityökalujen todellisesta kliinisestä tehokkuudesta, erityisesti niiden vaikutuksesta mikrobilääkehoidon hallintaan ja potilaskeskeisiin lopputuloksiin.

Tämä tutkimus on suunniteltu prospektiiviseksi, satunnaistetuksi, kontrolloiduksi, yksikeskuksiseksi kliiniseksi tutkimukseksi arvioimaan monipuolisen PCR-pohjaisen nopean diagnoosipaneelin kliinistä tehokkuutta ja diagnostista suorituskykyä, jota sovelletaan suoraan positiivisiin veriviljelynäytteisiin verenkiertotulehduksista kärsivillä aikuispotilailla. Tutkimus suoritetaan 810-vuodepaikkaisessa yliopistollisessa tertiäärisairaalassa, ja sen on tarkoitus rekrytoida yhteensä 300 potilasta 12 kuukauden aikana.

Aikuispotilaat (≥18 vuotta) kliinisen verenkiertotulehdusepäilyn ja positiivisen veriviljelysignaalin kanssa seulotaan kelpoisuuden perusteella. Kelpoisuuden vahvistamisen ja tietoon perustuvan suostumuksen jälkeen potilaat satunnaistetaan suhteessa 1:1 joko tutkimusryhmään tai kontrolliryhmään. Satunnaistaminen suoritetaan tietokoneella generoidulla permutoitujen lohkojen satunnaistusmenetelmällä, ja se kerrostetaan tehohoidon yksikön (ICU) vastaan vuodeosaston pääsyn, neutropenian esiintymisen ja Charlson-sairastuvuusindeksiluokan mukaan varmistaakseen perustason riskitekijöiden tasaisen jakautumisen tutkimusryhmien välillä.

Tutkimusryhmässä positiiviset veriviljelynäytteet käsitellään nopealla testauksella käyttäen monipuolista PCR-pohjaista in vitro -diagnoosipaneelia standardimikrobiologisten diagnoosimenetelmien lisäksi. Monipuolinen PCR-testi on suunniteltu tunnistamaan ennalta määritellyt bakteeri- ja sienipatogeenit sekä valitut mikrobilääkeresistenssigeenit suoraan positiivisista veriviljelypulloista. DNA-urautus suoritetaan käyttäen nopeaa, automatisoitua nukleiinihappourautujärjestelmää valmistajan ohjeiden mukaan, jota seuraa reaaliaikainen PCR-amplifikaatio ja tunnistus. Monipuolisen PCR-testin tulokset ovat saatavilla noin tunnin kuluessa ja ne raportoidaan välittömästi hoitavan kliinisen tiimin käyttöön. Näitä tuloksia voidaan käyttää ohjaamaan mikrobilääkehoidon hallintapäätöksiä, mukaan lukien aikainen tehostaminen, vähentäminen tai hoidon optimointi, yhdessä kliinisen arvion ja laitoksen hoitosuosituksien kanssa.

Kontrolliryhmässä positiiviset veriviljelynäytteet käsitellään käyttäen ainoastaan standardimikrobiologisia diagnoosimenetelmiä, rutiinikliinisen käytännön mukaisesti. Standardidiagnostiikka sisältää Gram-värjäyksen suoritetun suoraan positiivisista veriviljelypulloista, siivilöinnin sopiville kiinteille viljelyalustoille, organismin tunnistamisen käyttäen perinteisiä ja automatisoituja menetelmiä kuten MALDI-TOF-massaspektrometriaa, ja mikrobilääkeherkkyystestauksen käyttäen standardisoituja tekniikoita. Tulokset raportoidaan kliiniseen tiimiin niiden saatavuuden mukaan rutiinilaboratoriotyönkulun kautta.

Diagnostisten ja terapeuttisten aikaparametrien määritelmät

Mahdollistaakseen diagnoosiaikojen ja mikrobilääkehoidon prosessien tarkan arvioinnin, seuraavat aikaan liittyvät muuttujat tallennetaan prospektiivisesti kaikille rekrytoiduille potilaille:

• Aika patogeenin tunnistamiseen (TPI) standardimenetelmillä määritellään ajaksi veriviljelyn keräämisestä aiheuttavan mikro-organismin tunnistamiseen käyttäen standardiviljelyyn perustuvia menetelmiä.
• Aika nopeaan mikrobilääkeherkkyystestaukseen (RAST) standardimenetelmillä määritellään ajaksi veriviljelyn keräämisestä ensimmäisen tulkittavan mikrobilääkeherkkyystuloksen saamiseen nopeasta levydiffuusiottestauksesta, jota sovelletaan Gram-värjäyksen määrittämään mikro-organismiryhmään.
• Aika patogeenin ja resistenssigeenin tunnistamiseen (PRGI) monipuolisella PCR:llä määritellään ajaksi veriviljelyn keräämisestä patogeenin ja mikrobilääkeresistenssigeenien alustavaan tunnistamiseen käyttäen monipuolista PCR-paneelia.
• Aika mikrobilääkeherkkyystestaukseen (AST) standardimenetelmillä määritellään ajaksi veriviljelyn keräämisestä lopullisen mikrobilääkeherkkyystestauksen valmistumiseen käyttäen standardiviljelytekniikoita, mukaan lukien automatisoituja järjestelmiä, mikrodiluuutiota tai levydiffuusioita.
• Aika tehokkaaseen mikrobilääkehoitoon (ETT) määritellään ajaksi veriviljelyn keräämisestä ensimmäisen annoksen antamiseen mille tahansa mikrobilääkeaineelle, joka tiedetään olevan in vitro aktiivinen eristettyä mikro-organismia vastaan, mikrobilääkespektristä riippumatta.
• Aika optimaaliseen mikrobilääkehoitoon (OTT) määritellään ajaksi veriviljelyn keräämisestä ensimmäisen annoksen antamiseen kapeimman spektrin, suositusten mukaisen ensilinjan mikrobilääkehoidon aloittamiseen, joka kohdistuu eristettyyn mikro-organismiin. Optimaalinen hoito edustaa osajoukkoa tehokkaasta hoidosta ja heijastaa sopivinta mikrobilääkeainetta ilman tarpeettoman laaja-alaisen kattavuuden sisällyttämistä.

Tutkimuksen päätepisteet ja lopputulokset

Tutkimuksen päätepiste on aika optimaaliseen mikrobilääkehoitoon (OTT). Toissijaiset päätepisteet sisältävät ajan tehokkaaseen mikrobilääkehoitoon (ETT), ajan patogeenin tunnistamiseen, mikrobilääkehoidon tehostamis- ja vähentämistapahtumat, mikrobilääkehoidon kokonaiskeston, sairaalassaolon pituuden ja 28 päivän kaikkien syiden kuolleisuuden.

Sekä tehokkaan että optimaalisen mikrobilääkehoidon luokitukset ottavat huomioon kaikki 48 tunnin kuluessa veriviljelyn keräämisen jälkeen annetut mikrobilääkeaineet sekä mikrobiologisten ja molekyylidiagnostisten tulosten saatavuuden. Mikrobilääkehoidon keskeyttäminen kontaminaatioksi määritellyille mikro-organismeille tallennetaan ja sisällytetään analyysiin aikana optimaaliseen mikrobilääkehoitoon.

Kliininen ja demografinen data kerätään prospektiivisesti kaikille rekrytoiduille potilaille, mukaan lukien ikä, sukupuoli, sairaalan sijainti, sairaudet, immunosupressiivinen tila, sairauden vakavuuspisteet, intravaskulaaristen laitteiden esiintyminen, infektion lähde ja lähteen hallintatoimenpiteet. Aikaan liittyvät muuttujat, mukaan lukien veriviljelyn kerääminen, positiivisen signaalin havaitseminen, diagnoositulosten saatavuus ja mikrobilääkeannostelu, tallennetaan tarkkoilla aikaleimoilla.

Monipuolisen PCR-paneelin diagnostinen suorituskyky arvioidaan vertaamalla standardiviljelyyn perustuviin menetelmiin, jotka toimivat vertailustandardina. Herkkyys, spesifisyys, positiivinen ennustearvo, negatiivinen ennustearvo ja yhteensopivuustilastot lasketaan patogeenin ja resistenssigeenin tunnistamiselle.

Kaikki tilastolliset analyysit suoritetaan käyttäen standarditilastollista ohjelmistoa. Lopulliset analyysit suoritetaan kaikkien rekrytoitujen osallistujien datankeruun valmistumisen jälkeen. Jatkuvat muuttujat tiivistetään käyttäen sopivia kuvailevia tilastoja datan jakautumisen perusteella, ja luokitellut muuttujat ilmaistaan frekvensseinä ja prosentteina. Vertailut tutkimusryhmien välillä suoritetaan käyttäen sopivia parametrisia tai ei-parametrisia testejä. Selviytymisanalyysit suoritetaan arvioimaan 28 päivän kuolleisuutta, ja monimuuttujaisia regressiomalleja voidaan käyttää tunnistamaan kliinisten lopputulosten riippumattomia ennustetekijöitä.

Tämä tutkimus pyrkii tarjoamaan vankkaa näyttöä nopeiden monipuolisten PCR-diagnostiikan kliinisestä hyödyllisyydestä verenkiertotulehduksissa ja määrittämään, voiko niiden käyttöönotto johtaa aikaisempaan mikrobilääkehoidon optimointiin, parantuneeseen mikrobilääkehoidon hallintaan ja parempiin potilaslopputuloksiin verrattuna perinteisiin diagnoosityönkulkuihin.