Molekylær kultur for diagnostisering av pediatrisk sepsis (CHAMPIONS)

Nyfødte og barn får ofte antibiotika ved mistanke om sepsis. Sepsis har høy sykelighet og dødelighet hos nyfødte og barn. Opptil 50 % av barna i Nederland får foreskrevet minst én antibiotikakur i løpet av de første 4 leveårene. Postnatalt foreskrives ofte antibiotika ved antatte bakterielle infeksjoner på neonatal- og barneavdelinger, men hos ca. 30 % av disse pasientene er bakterieinfeksjon ikke påvist.

Rask diagnose av sepsis hos nyfødte og barn er problematisk fordi kliniske tegn starter subtile og er uspesifikke. Gullstandarden for diagnostisering av bakteriell sepsis er en konvensjonell blodkultur. Dessverre er bakteriekultur tidkrevende (tid til resultat opp til 36-72 timer) og mangler sensitivitet i denne populasjonen for sepsis. Av denne grunn blir barn og spedbarn med risikofaktorer for infeksjon eller kliniske tegn og symptomer på infeksjon behandlet med antibiotika empirisk ved første mistanke om sepsis, i påvente av resultater fra den konvensjonelle blodkulturen. For tiden mottar mer enn 85 % av svært for tidlig fødte spedbarn (svangerskapsalder <30 uker) antibiotika for risikoen for tidlig-debut sepsis (EOS) i Nederland og omtrent to tredjedeler blir evaluert minst én gang for sent-debut sepsis (LOS) ). Også eldre barn blir ofte foreskrevet antibiotika empirisk for antatt sepsis, i påvente av resultater fra blodkulturen.

Det er økende bevis for at, bortsett fra antibiotikaresistens, bruk av antibiotika i nyfødtperioden og i barndommen endrer mikrobiomet med økt risiko for umiddelbare og langsiktige bivirkninger, slik som økt risiko for astma, fedme, allergier og inflammatoriske effekter. tarmsykdommer (IBD). For å unngå unødvendig behandling av ikke-infiserte barn, vil en tidlig, rask, sensitiv og spesifikk laboratorietest være nyttig for å veilede klinikere til å bestemme når de skal seponere antibiotika så snart som mulig.

En annen teknikk for å oppdage neonatal sepsis raskt og i et tidligere stadium sammenlignet med konvensjonell blodkultur er Molecular Culture (MC). MC er en hurtig molekylærbasert dyrkingsteknikk som er i stand til å identifisere bakterier innen 4 timer etter blodprøvetaking. Kort fortalt er MC en DNA-basert profileringsteknikk, som skiller mellom bakteriearter basert på artsspesifikke forskjeller i 16S-23S rDNA interspacer (IS) region nukleotidlengde ved å bruke filumspesifikke fluorescensmerkede polymerasekjedereaksjon (PCR) primere. En standard MC-prosedyre består av to separate PCR-er. I den første PCR tilsettes to forskjellige primere, en primer som fluorescerende merker medlemmer av phyla Firmicutes, Actinobacter, Fusobacteria og Verrucomicrobia (FAFV), mens den andre primeren merker medlemmer av Bacteroidetes phylum. I den andre PCR tilsettes en tredje merket primer rettet mot medlemmer av phylum Proteobacteria. Deretter kan disse PCR-produktene amplifiseres og DNA-fragmenter kan separeres basert på deres nukleotidlengde. Etter hvert vil en typisk MC mikrobiell profil bli opprettet, bestående av et sett med fargemerkede topper. Hver topp representerer en individuell bakteriell operasjonell taksonomisk enhet (OTU) avhengig av nukleotidlengden til IS-fragmentet, lengden på disse toppene viser konsentrasjonen av denne spesielle OTU, mens toppfarger gir informasjon om den nåværende phyla (FAFV, Bacteroidetes eller Proteobacteria) .

Ved bakteriell sepsis har en bakterie nådd den ellers sterile blodstrømmen og forårsaker sepsis som et resultat av dysregulering av vertens immunrespons og/eller en reaksjon av bakterielle endotoksiner. Både blodkultur og MC kan påvise bakterier og gi et positivt resultat (i tilfelle en bakterie har blitt dyrket) eller et negativt resultat (i tilfelle ingen bakterier ble påvist). I tilfelle testene er positive, viser begge teknikkene også hvilke bakterier som ble funnet, som kan brukes til å endre antibiotikakur for å målrette mot den spesifikke dyrkede bakterien. Prosessen med MC kan imidlertid fullføres innen 4 timer, som er mye kortere enn inkubasjonsperioden for gullstandard-blodkulturen som er 36-72 timer. Når det ikke er sepsis (og dermed ingen bakterier i blodet), vil MC vise seg negativ også innen 4 timer og kan dermed veilede klinikere til å stoppe antibiotika hos uinfiserte barn mye raskere sammenlignet med konvensjonell blodkultur.

Blodkulturer er fortsatt gullstandard, men antas generelt å ha lav sensitivitet for diagnostisering av sepsis hos nyfødte og barn og er tidkrevende. Tilfeller av sepsis kan bli savnet av kulturer og en mer sensitiv diagnostisk test som molekylære tester som MC kan være nyttig. Fremskritt innen mikrobiell teknologi har ført til utviklingen av raske molekylære metoder som MC, som kan være mer følsomme enn kultur. Flere nye molekylære teknikker, som kvantitativ PCR, bredspektret konvensjonell PCR og multipleks PCR, har blitt studert for å oppdage neonatal sepsis. Imidlertid er disse teknikkene rettet mot spesifikke arter som gjør det umulig å oppdage alle bakteriearter. Dermed vil alt som ikke er eksplisitt søkt etter gå glipp av. I motsetning til dette har MC evnen til å oppdage alle bakteriearter som kan forårsake bakteriell neonatal sepsis.

MC-teknikken er validert for å oppdage disse patogene bakteriene i kroppsvæsker. En serie artikler som validerer alle aspekter av MC-teknikken har blitt publisert i fjor. Videre brukes MC på sykehus på intensivavdelingen for å påvise bakterier i ellers sterile prøver som blod, men også på prøver tatt fra abscesser. En prinsippstudie på 39 nyfødte, mistenkelige for EOS, hvorav ytterligere blodprøver ble tatt fra både navlestrenger så vel som fra perifer flebotomi, viste at MC var i stand til å oppdage en patogen bakteriestamme som med stor sannsynlighet var den forårsakende organismen for sepsis hos ett spedbarn som var klinisk sykt. Konvensjonell dyrking ga ingen resultater for denne pasienten. Ytterligere 2 MC-prøver viste stammer som sannsynligvis var forurensninger hos spedbarn som så klinisk godt ut, der konvensjonell kultur forble negativ. Ingen andre avvik ble sett. Denne studien viste også at MC på blodprøver som ble tilsatt utbredte bakteriestammer for neonatal sepsis, viste en svært høy overensstemmelse med kvantitativ PCR som kontrolldiagnostikk. Større studier er nødvendig for å bekrefte diagnostisk nøyaktighet gitt den svært lave forekomsten av kulturpåvist sepsis .

Resultater fra en annen studie som bruker MC-teknikken for å oppdage bakterier i menneskelig kroppsvæske, er lovende. I denne studien ble 66 prøver samlet og testet med konvensjonell kultur og MC. I 100 % av prøvene med positiv kultur var MC også positiv. I fem prøver viste den konvensjonelle kulturen seg å være negativ, mens MC var positiv. Kasushistoriene til disse fem pasientene ble innhentet og antydet at MC-funnene var svært klinisk relevante, og dermed kan ha høyere sensitivitet sammenlignet med konvensjonell blodkultur.

Oppsummert gjør den raske påvisningen MC potensielt bedre rustet til å veilede kliniske beslutninger for behandling av sepsis hos nyfødte og barn. Imidlertid er egnetheten av MC i denne spesifikke populasjonen ikke undersøkt tilstrekkelig. Derfor bør det utføres en høykvalitetsstudie for å bestemme den diagnostiske nøyaktigheten til MC for sepsis hos nyfødte og barn og om denne teknikken kan erstatte den konvensjonelle blodkulturen.