Klinische effectiviteit van een op multiplex PCR gebaseerde snelle diagnostische methode bij bloedbaaninfecties (CEMP-RDI)

Bloedbaaninfecties (BSI's) behoren tot de meest ernstige infectieziekten die worden aangetroffen bij gehospitaliseerde patiënten en zijn geassocieerd met aanzienlijke morbiditeit en mortaliteit. Vroegtijdige start van geschikte antimicrobiële therapie is een van de belangrijkste bepalende factoren voor overleving bij deze patiënten. Tijdige optimalisatie van antimicrobiële behandeling wordt echter vaak beperkt door vertragingen die inherent zijn aan conventionele, op kweek gebaseerde microbiologische diagnostische methoden, die doorgaans 24-72 uur nodig hebben om definitieve pathogenidentificatie en antimicrobiële gevoeligheidsresultaten te leveren. Als gevolg hiervan vertrouwen clinici vaak op langdurige breedspectrum empirische antimicrobiële therapie, wat bijdraagt aan antimicrobiële resistentie, geneesmiddelgerelateerde bijwerkingen en hogere zorgkosten.

Recente ontwikkelingen in moleculaire diagnostiek hebben de ontwikkeling mogelijk gemaakt van op multiplex polymerase chain reaction (PCR) gebaseerde assays die in staat zijn om veelvoorkomende bloedbaanpathogenen en geselecteerde antimicrobiële resistentiegenen snel te detecteren, rechtstreeks uit positieve bloedkweekflessen. Deze tests kunnen resultaten opleveren binnen ongeveer een uur, wat het potentieel biedt om diagnostische tijdlijnen aanzienlijk te verkorten en vroegere antimicrobiële escalatie, de-escalatie of optimalisatie te ondersteunen. Ondanks hun toenemende beschikbaarheid blijft er beperkt hoogwaardig bewijs bestaan over de klinische effectiviteit in de praktijk van deze snelle diagnostische hulpmiddelen, met name met betrekking tot hun impact op antimicrobiële stewardship en patiëntgerichte uitkomsten.

Deze studie is ontworpen als een prospectieve, gerandomiseerde, gecontroleerde, single-center klinische studie om de klinische effectiviteit en diagnostische prestaties te evalueren van een op multiplex PCR gebaseerd snel diagnostisch panel dat rechtstreeks wordt toegepast op positieve bloedkweekmonsters bij volwassen patiënten met bloedbaaninfecties. De studie wordt uitgevoerd in een tertiair universitair ziekenhuis met 810 bedden en is van plan in totaal 300 patiënten te includeren gedurende een periode van 12 maanden.

Volwassen patiënten (≥18 jaar) met een klinische verdenking op bloedbaaninfectie en een positief bloedkweeksignaal worden gescreend op geschiktheid. Na bevestiging van geschiktheid en geïnformeerde toestemming worden patiënten gerandomiseerd in een 1:1-verhouding naar de onderzoeksgroep of de controlegroep. Randomisatie wordt uitgevoerd met behulp van een computer gegenereerde permuted block randomisatiemethode en wordt gestratificeerd op intensive care unit (ICU) versus afdelingopname, aanwezigheid van neutropenie en Charlson Comorbidity Index-categorie om een evenwichtige verdeling van baseline risicofactoren tussen de studiearmen te waarborgen.

In de onderzoeksgroep ondergaan positieve bloedkweekmonsters snelle testen met behulp van een op multiplex PCR gebaseerd in vitro diagnostisch panel naast standaard microbiologische diagnostische methoden. De multiplex PCR-assay is ontworpen om vooraf gedefinieerde bacteriële en fungale pathogenen evenals geselecteerde antimicrobiële resistentiegenen rechtstreeks uit positieve bloedkweekflessen te detecteren. DNA-extractie wordt uitgevoerd met behulp van een snel, geautomatiseerd nucleïnezuur extractiesysteem volgens de instructies van de fabrikant, gevolgd door real-time PCR-amplificatie en detectie. Resultaten van de multiplex PCR-assay zijn binnen ongeveer een uur beschikbaar en worden onmiddellijk gerapporteerd aan het behandelende klinische team. Deze resultaten kunnen worden gebruikt om beslissingen over antimicrobiële behandeling te begeleiden, waaronder vroege escalatie, de-escalatie of optimalisatie van therapie, in samenhang met klinisch oordeel en institutionele behandelrichtlijnen.

In de controlegroep worden positieve bloedkweekmonsters alleen verwerkt met standaard microbiologische diagnostische methoden, in overeenstemming met de routinematige klinische praktijk. Standaard diagnostiek omvat Gram-kleuring die rechtstreeks uit positieve bloedkweekflessen wordt uitgevoerd, subkweek op geschikte vaste media, organisme-identificatie met conventionele en geautomatiseerde methoden zoals MALDI-TOF massaspectrometrie, en antimicrobiële gevoeligheidstesten met gestandaardiseerde technieken. Resultaten worden gerapporteerd aan het klinische team zodra ze beschikbaar komen via de routine laboratoriumwerkstroom.

Definities van Diagnostische en Therapeutische Tijdparameters

Om een precieze evaluatie van diagnostische tijdlijnen en antimicrobiële behandelingsprocessen mogelijk te maken, worden de volgende tijdsgerelateerde variabelen prospectief geregistreerd voor alle geïncludeerde patiënten:

• Tijd tot pathogenidentificatie (TPI) met standaardmethoden wordt gedefinieerd als de tijd vanaf bloedkweekafname tot identificatie van het veroorzakende micro-organisme met standaard, op kweek gebaseerde methoden.
• Tijd tot snelle antimicrobiële gevoeligheidstesten (RAST) met standaardmethoden wordt gedefinieerd als de tijd vanaf bloedkweekafname tot het verkrijgen van het eerste interpreteerbare antimicrobiële gevoeligheidsresultaat van snelle schijfdiffusietesten toegepast op de micro-organismengroep bepaald door Gram-kleuring.
• Tijd tot pathogen- en resistentiegenidentificatie (PRGI) met multiplex PCR wordt gedefinieerd als de tijd vanaf bloedkweekafname tot initiële identificatie van het pathogeen en antimicrobiële resistentiegenen met behulp van het multiplex PCR-panel.
• Tijd tot antimicrobiële gevoeligheidstesten (AST) met standaardmethoden wordt gedefinieerd als de tijd vanaf bloedkweekafname tot voltooiing van definitieve antimicrobiële gevoeligheidstesten met standaard kweektechnieken, inclusief geautomatiseerde systemen, microverdunning of schijfdiffusiemethoden.
• Tijd tot effectieve antimicrobiële therapie (ETT) wordt gedefinieerd als de tijd vanaf bloedkweekafname tot toediening van de eerste dosis van elk antimicrobieel middel waarvan bekend is dat het in vitro actief is tegen het geïsoleerde micro-organisme, ongeacht het antimicrobiële spectrum.
• Tijd tot optimale antimicrobiële therapie (OTT) wordt gedefinieerd als de tijd vanaf bloedkweekafname tot toediening van de eerste dosis van de smalste-spectrum, richtlijn-aanbevolen eerstelijns antimicrobiële therapie gericht op het geïsoleerde micro-organisme. Optimale therapie vertegenwoordigt een subset van effectieve therapie en weerspiegelt het meest geschikte antimicrobiële middel zonder opname van onnodige breedspectrumdekking.

Studie-eindpunten en Uitkomsten

Het primaire eindpunt van de studie is tijd tot optimale antimicrobiële therapie (OTT). Secundaire eindpunten omvatten tijd tot effectieve antimicrobiële therapie (ETT), tijd tot pathogenidentificatie, antimicrobiële escalatie- en de-escalatiegebeurtenissen, totale duur van antimicrobiële therapie, ziekenhuisverblijfsduur en 28-daagse mortaliteit door alle oorzaken.

Zowel effectieve als optimale antimicrobiële therapieclassificaties zullen alle antimicrobiële middelen overwegen die binnen 48 uur na bloedkweekafname worden toegediend en de beschikbaarheid van microbiologische en moleculaire diagnostische resultaten. Staken van antimicrobiële therapie voor micro-organismen die als contaminatie worden beoordeeld, wordt geregistreerd en opgenomen in de analyse als tijd tot optimale antimicrobiële therapie.

Klinische en demografische gegevens worden prospectief verzameld voor alle geïncludeerde patiënten, inclusief leeftijd, geslacht, ziekenhuislocatie, comorbiditeiten, immunosuppressieve status, ernst van ziekte scores, aanwezigheid van intravasculaire apparaten, infectiebron en broncontrolemaatregelen. Tijdsgerelateerde variabelen, inclusief bloedkweekafname, detectie van positief signaal, beschikbaarheid van diagnostische resultaten en toediening van antimicrobiële middelen, worden geregistreerd met precieze tijdstempels.

De diagnostische prestaties van het multiplex PCR-panel worden geëvalueerd door vergelijking met standaard, op kweek gebaseerde methoden, die als referentiestandaard zullen dienen. Sensitiviteit, specificiteit, positief voorspellende waarde, negatief voorspellende waarde en overeenkomststatistieken worden berekend voor pathogen- en resistentiegen detectie.

Alle statistische analyses worden uitgevoerd met behulp van standaard statistische software. Definitieve analyses worden uitgevoerd na voltooiing van gegevensverzameling voor alle geïncludeerde deelnemers. Continue variabelen worden samengevat met geschikte beschrijvende statistieken op basis van gegevensverdeling, en categorische variabelen worden uitgedrukt als frequenties en percentages. Vergelijkingen tussen onderzoeksgroepen worden uitgevoerd met geschikte parametrische of non-parametrische tests. Overlevingsanalyses worden uitgevoerd om 28-daagse mortaliteit te evalueren, en multivariabele regressiemodellen kunnen worden gebruikt om onafhankelijke voorspellers van klinische uitkomsten te identificeren.

Deze studie beoogt robuust bewijs te leveren over de klinische bruikbaarheid van snelle multiplex PCR-diagnostiek bij bloedbaaninfecties en te bepalen of hun implementatie kan leiden tot vroegere optimalisatie van antimicrobiële therapie, verbeterde antimicrobiële stewardship en betere patiëntuitkomsten in vergelijking met conventionele diagnostische werkstromen.