Pozitif kan kültürlerinden MALDI-TOF MS ile direkt mikroorganizma tanımlanması ve hızlı antibiyotik duyarlılık çalışılması
Direct identification of microorganisms from positive blood cultures with MALDI-TOF MS and studying rapid antibiotic susceptibility test
Yazar: BİLGEHAN ERGAN
Danışman: PROF. DR. ZEYNEP ARZU İLKİ
Marmara Üniversitesi / Tıp Fakültesi / Tıbbi Mikrobiyoloji Ana Bilim Dalı /  Tıbbi Mikrobiyoloji Bilim Dalı
Derece: Tıpta Uzmanlık, 2023
Konu: Mikrobiyoloji = Microbiology

Özet:
Amaç: Kan akımı enfeksiyonları hastanede yatan hastaların önde gelen morbidite ve mortalite nedenlerindendir. Dolayısıyla tanının hızla konulması ve uygun antibiyotik tedavisinin başlanması önemlidir.
Çalışmamızda pozitif sinyal veren kan kültür şişelerinden direkt tanımlama yapmak ve bu şişelerden hızlı antibiyotik duyarlılık testleri çalışarak, bu hızlı yöntemlerin, standart yöntemlerle kıyaslanması amaçlanmıştır. 
Yöntem: Marmara Üniversitesi Pendik Eğitim Araştırma Hastanesi mikrobiyoloji laboratuvarına 22 Eylül 2022 – 22 Nisan 2023 tarihleri arasında gelen kan kültürlerinden pozitif sinyal veren ve gram boyalı preparatlarında monomikrobiyal olarak görülen kan kültür şişeleri randomize olarak seçilmiş ve bu şişelerdeki mikroorganizmalar MALDI-TOF MS (Vitek MS, bioMérieux, Fransa) kullanılarak direkt tanımlanmıştır. Tanımlama sonucu EUCAST hızlı antibiyotik duyarlılık kriterlerine uyan 103 şişeden hızlı antibiyotik duyarlılık testi çalışılmıştır. Hızlı tanımlama sonuçları; standart, koloniden yapılan MALDI-TOF MS tanımlama sonuçları ile; hızlı antibiyotik duyarlılık sonuçları; koloniden yapılan, standart EUCAST disk difüzyon yöntemi ile karşılaştırılmıştır.
Bulgular: Koloniden tanımlama ile 306 şişenin 281'i monomikrobiyal, 25'i polimikrobiyal olarak tespit edildi.  Hızlı tanımlama ile 281 monomikrobiyal şişenin %65,12 (n=183)'si tür düzeyinde doğru tanımlanmıştır. Polimikrobiyal şişelerin %44 (n: 11)'ünde şişedeki mikroorganizmalardan birisinin türü tespit edilebilmiştir. Hızlı tanımlama başarı oranları gram negatif basiller, gram pozitif küme koklar, gram pozitif zincir koklar, gram pozitif basiller, ve mayalar için sırasıyla; %84,34, %55,17, %79,41, %27,27, %37,50 olarak bulunmuştur. 
Hızlı antibiyotik duyarlılık yapılan 103 şişedeki mikroorganizma dağılımları; K. pneumoniae (n:21), E. coli (n:19), S. aureus (n:19), E. faecalis(n:15), E. faecium(n: 11), P. aeruginosa(n:11), A.baumannii(n:7) şeklindedir. Hızlı duyarlılık testindeki kullanılan disklerin inhibisyon zon çaplarının okunabilme oranları (%85,2, %94,5, %100, %100) ve yorumlanabilme oranları (%70,7, %81,7, %90,0, %94,5) inkübasyon süresiyle (4., 6., 8. ve 16-20. saat) artmıştır. Testin kategorik uyumları 4., 6., 8. ve 16-20. saatte sırasıyla %98,35, %98,49, %98,38, %98,84 olarak saptandı.
Sonuç: Çalışmamızda kullandığımız bu yöntem, direkt kan kültüründen hızlı tanımlama ile bakteriyemi ya da sepsiste etken saptanmasını ortalama 16-20 saat, direkt antibiyotik duyarlılık sonuçları ise etkin antibiyoterapinin ortalama 32-48 saat erken başlamasını sağlayacaktır. Bu durum hasta morbidite ve mortalitesine doğrudan etki edebilecektir.
Anahtar Kelimeler: Kan kültürü, doğrudan tanımlama, MALDI-TOF MS, hızlı antibiyotik duyarlılık testi

Abstract:
Aim: Blood strem infections are one of the major reasons of patients' morbidity and mortality. Therefore rapid diagnosis and and starting the proper antibiotic treatment are of great significance. In our study, we aimed to compare rapid identification methods to the standard ones through perform direct identification from blood culture bottles with positive signal and doing rapid antibiotic susceptibility tests on these bottles.

Method: Among blood cultures that came to the Microbiology Laboratory of Marmara University Pendik Training And Research Hospital between 22.09.2022 – 22.04.2023, the blood culture bottles which gave positive signal and were seen as monomicrobial at gram stained preparates were chosen randomly. Then the microorganisms in these bottles were directly identified through using MALDI-TOF MS (Vitek MS,bioMérieux, France). As the result of that identification, rapid antibiotic susceptibility tests were applied to 103 bottles which were compatible with EUCAST rapid antibitic susceptibility criteria. The results of rapid identification were compared to the identification results of MALDI-TOF MS which come from standard, colonies on agar. Likewise the results of rapid antibiotic susceptibility tests were compared to the ones that were obtained from colonies with the standard EUCAST disc diffusion method.

Results: Through the identification from colonies, 281 out of 306 bottles were identified as monomicrobial and the other 25 as polymicrobial. Due to rapid identification, 65 % (n=183) of 281 monobacterial bottles was identified correctly at the level of species. In 44 % (n: 11) of the polymicrobial bottles, one species of microorganisms in the bottle could be identified. Rapid identification success rates for gram-negative bacilli, gram-positive cluster cocci, gram-positive chain cocci, gram-positive bacilli and yeasts were found as 84,34%, 55,17 %, 79,41 %, 27,27 %, 37,50 % respectively. The dispersion of microorganisms in 103 bottles at which rapid antibiotic susceptibility test was applied is as the following : K. pneumoniae (n:21), E. coli (n:19), S. aureus (n:19), E. faecalis(n:15), E. faecium(n: 11), P. aeruginosa(n:11), A.baumannii(n:7). The readability rates of inhibition zone diameters of the discs which were used in the rapid susceptibility test (85,2 %, 94,5 %, 100 %, 100 %) and their interpretation rates (70,7%, 81,7%, 90,0% , 94,5 %)  increased with the  incubation time ( 4, 6, 8, 16-20 hours). The categorical agreement of the test in 4, 6, 8 and 16-20 hours were ascertained as 98,35 %, 98,49 % , 98,38% , 98,84%  respectively.

Conclusion: This method we used in our study will provide efficient diagnosis of bacteraemia or sepsis 16-20 hours sooner due to rapid identification from direct blood culture. Likewise direct antibiotic susceptibility test results will provide the start of efficient antibiotherapy approximately 32-48 hours sooner. Both will affect patients' morbidity and mortality directly.

Key words: Blood culture, direct identification, MALDI-TOF MS, rapid antibiotic susceptibility test