Klinisk effektivitet av en multiplex PCR-baserad snabb diagnostisk metod vid blodinfektioner (CEMP-RDI)

Blodinfektioner (BSI) är bland de allvarligaste infektionssjukdomarna som förekommer hos inlagda patienter och är förknippade med betydande sjuklighet och dödlighet. Tidig insättning av lämplig antimikrobiell terapi är en av de viktigaste faktorerna för överlevnad hos dessa patienter. Men en snabb optimering av antimikrobiell behandling begränsas ofta av fördröjningar som är inneboende i konventionella, kultur-baserade mikrobiologiska diagnostiska metoder, vilka vanligtvis kräver 24–72 timmar för att ge definitiv patogenidentifiering och resultat på antimikrobiell känslighet. Som en följd förlitar sig kliniker ofta på långvarig bredspektrum empirisk antimikrobiell terapi, vilket bidrar till antimikrobiell resistens, läkemedelsrelaterade biverkningar och ökade sjukvårdskostnader.

Senare framsteg inom molekylärdiagnostik har möjliggjort utvecklingen av multiplex polymeraskedjereaktionsbaserade (PCR) analyser som snabbt kan detektera vanliga blodpatogener och utvalda antimikrobiella resistensgener direkt från positiva blodkulturflaskor. Dessa tester kan ge resultat inom ungefär en timme, vilket erbjuder potential att avsevärt förkorta diagnostiska tidslinjer och stödja tidigare antimikrobiell eskalering, deeskalering eller optimering. Trots deras ökande tillgänglighet finns det fortfarande begränsat med högkvalitativ evidens om dessa snabbdiagnostiska verktygs kliniska effektivitet i verkligheten, särskilt med avseende på deras inverkan på antimikrobiell styrning och patientcentrerade utfall.

Denna studie är utformad som en prospektiv, randomiserad, kontrollerad, en-centrum klinisk prövning för att utvärdera den kliniska effektiviteten och diagnostiska prestandan hos en multiplex PCR-baserad snabbdiagnostisk panel som appliceras direkt på positiva blodkulturprover hos vuxna patienter med blodinfektioner. Studien kommer att genomföras på ett tertiärt universitetssjukhus med 810 vårdplatser och planeras inkludera totalt 300 patienter under en 12-månadersperiod.

Vuxna patienter (≥18 år) med klinisk misstanke om blodinfektion och ett positivt blodkultursignal kommer att screenas för deltagarberättigande. Efter bekräftelse av deltagarberättigande och informerat samtycke kommer patienter att randomiseras i ett 1:1-förhållande till antingen studie- eller kontrollgruppen. Randomisering kommer att utföras med en datorgenererad permuterad blockrandomiseringsmetod och kommer att stratifieras efter intensivvårdsavdelning (IVA) kontrum vårdavdelning, förekomst av neutropeni och Charlson Comorbidity Index-kategori för att säkerställa balanserad fördelning av baslinjeriskfaktorer mellan studiearmarna.

I studiegruppen kommer positiva blodkulturprover att genomgå snabbtestning med en multiplex PCR-baserad in vitro diagnostisk panel utöver standardmikrobiologiska diagnostiska metoder. Multiplex PCR-analysen är utformad för att detektera fördefinierade bakteriella och svamppatogener samt utvalda antimikrobiella resistensgener direkt från positiva blodkulturflaskor. DNA-extraktion kommer att utföras med ett snabbt, automatiskt nukleinsyraextraktionssystem enligt tillverkarens instruktioner, följt av realtids PCR-amplifiering och detektion. Resultat från multiplex PCR-analysen kommer att vara tillgängliga inom ungefär en timme och kommer att rapporteras omedelbart till det behandlande kliniska teamet. Dessa resultat kan användas för att vägleda beslut om antimikrobiell hantering, inklusive tidig eskalering, deeskalering eller optimering av terapi, i kombination med kliniskt omdöme och institutionella behandlingsriktlinjer.

I kontrollgruppen kommer positiva blodkulturprover att bearbetas enbart med standardmikrobiologiska diagnostiska metoder, i enlighet med rutinmässig klinisk praxis. Standarddiagnostik inkluderar Gram-färgning utförd direkt från positiva blodkulturflaskor, odling på lämpliga fasta medier, organismidentifiering med konventionella och automatiserade metoder såsom MALDI-TOF masspektrometri och antimikrobiell känslighetstestning med standardiserade tekniker. Resultat kommer att rapporteras till det kliniska teamet när de blir tillgängliga genom det rutinmässiga laboratoriearbetsflödet.

Definitioner av diagnostiska och terapeutiska tidsparametrar

För att möjliggöra exakt utvärdering av diagnostiska tidslinjer och antimikrobiella behandlingsprocesser kommer följande tidsrelaterade variabler att registreras prospektivt för alla inkluderade patienter:

• Tid till patogenidentifiering (TPI) med standardmetoder definieras som tiden från blodkulturinsamling till identifiering av den orsakande mikroorganismen med standard kultur-baserade metoder.
• Tid till snabb antimikrobiell känslighetstestning (RAST) med standardmetoder definieras som tiden från blodkulturinsamling till erhållande av det första tolkade resultatet på antimikrobiell känslighet från snabb diskdiffusionstestning applicerad på den mikroorganismgrupp som bestämts av Gram-färgning.
• Tid till patogen- och resistensgenidentifiering (PRGI) med multiplex PCR definieras som tiden från blodkulturinsamling till initial identifiering av patogenen och antimikrobiella resistensgener med multiplex PCR-panelen.
• Tid till antimikrobiell känslighetstestning (AST) med standardmetoder definieras som tiden från blodkulturinsamling till slutförande av definitiv antimikrobiell känslighetstestning med standard kulturtekniker, inklusive automatiserade system, mikrodilution eller diskdiffusionsmetoder.
• Tid till effektiv antimikrobiell terapi (ETT) definieras som tiden från blodkulturinsamling till administration av den första dosen av något antimikrobiellt medel som är känt att vara in vitro aktivt mot den isolerade mikroorganismen, oavsett antimikrobiellt spektrum.
• Tid till optimal antimikrobiell terapi (OTT) definieras som tiden från blodkulturinsamling till administration av den första dosen av den smalaste spektrum, riktlinjerekommenderade förstahands antimikrobiella terapin riktad mot den isolerade mikroorganismen. Optimal terapi representerar en delmängd av effektiv terapi och återspeglar det mest lämpliga antimikrobiella medlet utan inkludering av onödig bredspektrumtäckning.

Studiens slutpunkter och utfall

Studiens primära slutpunkt är tid till optimal antimikrobiell terapi (OTT). Sekundära slutpunkter inkluderar tid till effektiv antimikrobiell terapi (ETT), tid till patogenidentifiering, händelser av antimikrobiell eskalering och deeskalering, total varaktighet av antimikrobiell terapi, vårdtid och 28-dagars mortalitet av alla orsaker.

Både effektiv och optimal antimikrobiell terapi-klassificeringar kommer att överväga alla antimikrobiella medel som administrerats inom 48 timmar efter blodkulturinsamling och tillgängligheten av mikrobiologiska och molekylärdiagnostiska resultat. Upphörande av antimikrobiell terapi för mikroorganismer som bedöms utgöra kontamination kommer att registreras och inkluderas i analysen som tid till optimal antimikrobiell terapi.

Kliniska och demografiska data kommer att samlas in prospektivt för alla inkluderade patienter, inklusive ålder, kön, sjukhusplats, samsjuklighet, immunsuppressiv status, sjukdomsallvarlighetsgrader, förekomst av intravaskulära enheter, infektionskälla och källkontrollåtgärder. Tidsrelaterade variabler, inklusive blodkulturinsamling, detektion av positiv signal, tillgänglighet av diagnostiska resultat och antimikrobiell administration, kommer att registreras med exakta tidsstämplar.

Den diagnostiska prestandan för multiplex PCR-panelen kommer att utvärderas genom jämförelse med standard kultur-baserade metoder, vilka kommer att fungera som referensstandard. Känslighet, specificitet, positivt prediktivt värde, negativt prediktivt värde och överensstämmelsestatistik kommer att beräknas för patogen- och resistensgendetektion.

Alla statistiska analyser kommer att utföras med standard statistisk programvara. Slutanalyser kommer att utföras efter avslutad datainsamling för alla inkluderade deltagare. Kontinuerliga variabler kommer att sammanfattas med lämplig deskriptiv statistik baserad på datafördelning, och kategoriska variabler kommer att uttryckas som frekvenser och procentandelar. Jämförelser mellan studiegrupper kommer att genomföras med lämpliga parametriska eller icke-parametriska tester. Överlevnadsanalyser kommer att utföras för att utvärdera 28-dagars mortalitet, och multivariabla regressionsmodeller kan användas för att identifiera oberoende prediktorer för kliniska utfall.

Denna studie syftar till att ge robust evidens om den kliniska nyttan av snabb multiplex PCR-diagnostik vid blodinfektioner och att fastställa om dess implementering kan leda till tidigare optimering av antimikrobiell terapi, förbättrad antimikrobiell styrning och bättre patientutfall jämfört med konventionella diagnostiska arbetsflöden.