Enterobacterales türlerinde karbapenemaz tiplerinin saptanmasında farklı yöntemlerin karşılaştırılması
Comparison of different methods for detecting carbapenemase types in enterobacterales species
Yazar: ÇİSİL ŞEYMA ÖZEL DAVULCU
Danışman: PROF. DR. ALPER AKÇALI
Çanakkale Onsekiz Mart Üniversitesi / Tıp Fakültesi / Tıbbi Mikrobiyoloji Ana Bilim Dalı / Mikrobiyoloji Bilim Dalı
Derece: Tıpta Uzmanlık, 2024
Konu: Mikrobiyoloji = Microbiology

Özet:
Enterobacterales Türlerinde Karbapenemaz Tiplerinin Saptanmasında Farklı Yöntemlerin Karşılaştırılması
Amaç: Çoklu ilaca dirençli bakterilerin önemli bir sebebi olan karbapenemaz üreten Enterobacterales'ler hızla yayılarak halk sağlığını tehdit etmektedir. KPC tipi, Metallo-beta-laktamaz (NDM, VIM ve IMP) veya OXA-48 benzeri karbapenemazlara sahip Enterobacterales salgınları sağlık hizmeti ve toplum kaynaklı enfeksiyonlarla ilişkilendirilerek birçok ülkede rapor edilmiştir. Bu nedenle, karbapenemaz üreten Enterobacterales izolatlarında en sık saptanan bu beş ana karbapenemazın hızlı ve doğru tespiti, gerekli izolasyon ve enfeksiyon kontrol önlemlerinin alınarak bu izolatların yayılmasının engellenmesi ve enfekte hastaların hasta yönetimini optimize etmek için önemlidir.
Bu çalışmada karbapenem dirençli Enterobacterales türleri üzerinde çeşitli fenotipik yöntemler denenerek hızlı ve duyarlı bir şekilde karbapenemaz ve tip tespitinin yapılması amaçlanmıştır. Aynı zamanda çalışmamızda, hastanemizde en çok saptanan beş farklı karbapenem direnç geni multipleks PCR ile belirlenmiş olacaktır. Farklı gen gruplarında hızlı kart test ve kombinasyon disk testinin karbapenemaz varlığını saptama oranları değerlendirilecektir.
Materyal-Metod: Çalışmamıza Haziran 2021- Kasım 2022 tarihleri arasında Çanakkale Onsekiz Mart Üniversitesi Hastanesi kliniklerinden Tıbbi Mikrobiyoloji Laboratuvarı'na gönderilen çeşitli örneklerden izole edilen, tanımlamaları ve karbapenem duyarlılıkları BD Phoenix M50 cihazı ile tespit edilmiş Enterobacterales üyelerinden, karbapenem duyarlı 22 kontrol izolatı karbapenem dirençli 98 izolat olmak üzere toplam 120 izolat çalışmaya dahil edilmiştir. Tüm izolatlar karbapenem direnç genleri açısından multipleks polimeraz zincir reaksiyonu (Karbapenem Direnci qPCR kiti, Bioeksen, Türkiye) ile moleküler olarak saptanmıştır. Çalışmaya dahil edilen tüm izolatlara fenotipik olarak karbapenemaz tespiti için CIM, mCIM; karbapenemaz tip tespiti için ticari kombinasyon disk testi (Bioanalyse, Türkiye) ve RESİST-5.O.K.N.V.I (Coris
v
Bioconcept, Belçika) kart testi uygulanmıştır. CIM ve mCIM'ın 6 ve 20 saat inkübasyon sonrası değerlendirmeleri karşılaştırılmıştır. Moleküler yöntem altın standart kabul edilerek, testlerin duyarlılık ve özgüllükleri hesaplanmıştır.
Bulgular: Karbapenem dirençli 98 izolatın 98'inde qPCR kiti panelinde yer alan direnç genlerinden (blaKPC, blaNDM, blaVIM, blaIMP, blaOXA-51, blaOXA23/58+51, blaOXA-48) en az birini tespit ettik. En sık %71.42 (70)'sinde KPC (A sınıfı) olmak üzere, %21.42 (21)'sinde OXA-48 (D sınıfı), %14,2 (14)'sinde ile NDM (B sınıfı) olarak tespit ettik. Birden fazla gen pozitifliği tespit edilen izolatlarımızın oranı %11.22 (7'si NDM+OXA-48, 2'si KPC+NDM ve 2'si OXA-23+OXA-51 olmak üzere toplam 11 izolat)'dir. CIM testinin 6. saat ve 20. saat duyarlılığı ve özgüllüğü %100'dür. mCIM testinin 6.saat duyarlılığı %90.81 özgüllüğü %72.72; 20. saat duyarlılığı %94.89 özgüllüğü %86.36'dır. Kombinasyon disk testinin duyarlılığı A sınıfı (KPC) izolatlarda %98.57 (69/70), D sınıfı (OXA-48) izolatlarda duyarlılığı %100 (14/14) bulunmuştur. Testin birden fazla gen pozitif tespit edilen izolatlardaki duyarlılığını, B sınıfı + D sınıfı (NDM ve OXA-48) için %100 (7/7), D sınıfı (OXA-23+OXA-51) için %50 (1/2) ve B sınıfı + A sınıfı (NDM+KPC) için %0 (0/2) olarak saptadık. Hızlı kart testin ikili gen pozitifliği izolatlar dahil olmak üzere A, B ve D sınıfı için duyarlılığı ve özgüllüğünü %100 olarak saptadık.
Sonuç: Çalışmamızda, hızlı kart testin duyarlılığının yüksek saptanması, özellikle hastanemizde saptadığımız karbapenemaz tiplerinin tespitinde PCR ile %100 uyum göstermesi, kolay uygulanabilir ve hızlı bir yöntem olması nedeniyle rutin laboratuvarlarda kullanımının uygun olduğunu düşünmekteyiz. Özgüllüğü ile duyarlılığı yüksek kombinasyon disk testi yerel epidemiyolojik direnç mekanizmaları dikkate alınarak özgüllüğü ile karbapenemaz varlığını saptamada kullanılabilecek bir yöntemdir.
Anahtar Kelimeler: hızlı tanı testi, immünokromatografik test, karbapenemaz, karbapenem dirençli Enterobacteriaceae

Abstract:
Comparison of Different Methods for Detecting Carbapenemase Types in Enterobacterales Species
Introduction and Purpose: Carbapenemase-producing Enterobacterales, which are a major cause of multidrug-resistant bacteria, are rapidly spreading and are a threat to public health. Outbreaks of Enterobacterales with KPC-type, metallo-beta-lactamases (NDM, VIM and IMP) or OXA-48-like carbapenemases have been reported in many countries in association with healthcare and community-acquired infections. Therefore, rapid and accurate detection of these five major carbapenemases, which are most commonly found in carbapenemase-producing Enterobacterales isolates, is important to prevent the spread of these isolates by taking the necessary isolation and infection control measures and to optimise patient management of infected patients. The aim of this study was to rapidly and sensitively determine carbapenemase and carbapenemase type by testing different phenotypic methods on carbapenem-resistant Enterobacterales species. At the same time, the five most common carbapenem resistance genes detected in our hospital will be determined by multiplex PCR. At the same time, the five different carbapenem resistance genes most frequently detected in our hospital will be determined by multiplex PCR. The detection rates of carbapenemase production by rapid cassette test and combination disc test in different gene groups will be evaluated.
Material-Method: A total of 120 isolates were included in this study, comprising 22 carbapenem-sensitive control isolates and 98 carbapenem-resistant isolates. These isolates were obtained from various clinical samples sent to the Medical Microbiology Laboratory of Çanakkale Onsekiz Mart University Hospital between June 2021 and November 2022. Identification and carbapenem susceptibilities were determined using the BD Phoenix M50 system. Multiplex polymerase chain reaction (Carbapenem Resistance qPCR kit, Bioeksen, Turkey) was used to detect carbapenem resistance genes in all isolates. Phenotypic methods including CIM, mCIM, commercial combination disk test (Bioanalyse, Turkey), and RESIST-5 O.K.N.V.I K-SeT (Coris Bioconcept, Belgium) test were applied to all isolates for carbapenemase detection. The CIM
vii
and mCIM evaluations were compared after 6 and 20 hours of incubation. Sensitivity and specificity of the tests were calculated considering molecular methods as the gold standard.
Findings: We detected at least one resistance gene from the qPCR kit panel (blaKPC, blaNDM, blaVIM, blaIMP, blaOXA-51, blaOXA23/58+51, blaOXA-48) in all 98 carbapenem-resistant isolates. The most frequent gene was KPC (class A), found in 71.42% (70) of isolates, followed by OXA-48 (class D) in 21.42% (21) of isolates and NDM (class B) in 14.2% (14) of isolates. The rate of isolates with multiple gene positivity was 11.22% (11 isolates: 7 with NDM+OXA-48, 2 with KPC+NDM, and 2 with OXA-23+OXA-51).The sensitivity and specificity of the CIM test at both 6 and 20 hours were 100%. For the mCIM test, the sensitivity at 6 hours was 90.81% with a specificity of 72.72%, and at 20 hours, the sensitivity was 94.89% with a specificity of 86.36%. The sensitivity of the combination disk test was 98.57% (69/70) for class A (KPC) isolates and 100% (14/14) for class D (OXA-48) isolates. The sensitivity for isolates with multiple gene positivity was 100% (7/7) for class B+D (NDM and OXA-48), 50% (1/2) for class D (OXA-23+OXA-51), and 0% (0/2) for class B+A (NDM+KPC). The sensitivity and specificity of the rapid cassette test, including isolates with dual gene positivity, were 100% for class A, B, and D.
Conclusion: The high sensitivity of the commercial rapid card test, together with its excellent performance in detecting the carbapenemase types identified in our hospital and its 100% agreement with PCR, suggests that this test is suitable for routine use in laboratories because of its ease of use and speed. The combination disc test, with its high specificity and sensitivity, is a method that can be used to detect the presence of carbapenemase, taking into account local epidemiological resistance mechanisms.
Keywords: rapid diagnostic test, immunochromatographic assay, carbapenemase, carbapenem resistant Enterobactericeae