2012年7月9日
細菌性病原体診断のための簡単な一日のワークフロースキームの設計は、血流感染症の迅速な認識を可能にします。 8臨床的に関連する細菌の目標とそれらの抗生物質耐性プロファイルの包含は、より適切な治療につながる可能性が同じ日に医師初期洞察を提供しています。
本手順の総合的な目的は、従来の法よりも短時間で血液培養分離菌を同定し、その薬剤感受性を評価することです。これは、まず新規の16 s ribosomal DNA MultiPro PCRアッセイを用いて血液培養分離菌を同定することによって達成されます。
その後、分離株を一群の抗生物質とともに6時間培養します。次のステップでは、定量的な16 s ribosomal D-N-A-P-C-Rアッセイを用いて、抗生物質存在下における分離株の増殖または増殖抑制を判定します。最終的に、培養とPCRを組み合わせることで、血液培養分離株の同定および薬剤感受性試験をより迅速に行えることが示されます。
自動化されたPhoenixやIICシステムを用いた既存の手法に対する本手法の主な利点は、事前の培養状態を必要とせず、同日中に同定および薬剤感受性試験の結果が得られることです。本手順の実演は、当研究室の博士課程学生であるVandy HansonとGIDが行います。微生物の増殖陽性となった血液培養液100 µLを、900 µLの0.9% sodium chlorideを含む反応チューブに希釈します。次に、サンプルを13,400 ×gで5分間遠心分離し、細菌をペレット化します。
Reese、ペレットを100 µLの滅菌脱イオン水に懸濁させてください。さらに使用するまで、サンプルを4 °Cで保存します。すべてのサンプルの準備が整ったら、目的の細菌から特定の16 s ribosomal DNAを増幅するためのリアルタイムPCR反応混合液を調製します。
脱イオン水を用いて、1反応あたりの容量を20 µLに調整します。96ウェルPCRプレートの各ウェルに、PCRミックスを20 µLずつ分注します。次に、各ウェルにサンプルを5 µL加え、PCRプレートを密封します。
次に、ABI Prism 7, 900 HT リアルタイムPCRシステムでPCRを実施します。PCR完了後、結果を解析するために、まず「analysis settings」タブを使用してCT解析を0.1に調整します。次に、ベースライン設定を、開始サイクルを6、終了サイクルを15に絞り込みます。各サンプルのCT値を記録してください。
PCRの結果を陽性と判定するためのカットオフ値は、一般的にCT値35に設定できます。この例では、E. coli感染血液培養の同定プロファイルが2つの反応ミックスで示されています。ユニバーサル16sリボソームDNAプライマーを添加したところ、CT値25.2および25.95の2つの増幅曲線が得られました。
3番目の増幅曲線はColi特異的プローブから得られたものです。その他の特異的プローブでは、検出可能なシグナルは得られませんでした。病原体が特定された後、抗生物質感受性試験を実施することができます。
まず、陽性の血液培養液5 mLを血清分離管に移します。サンプルを2000 ×gで10分間遠心分離し、その後、管から分離剤を除去します。次に、滅菌綿棒を使用して、管のゲル層から細菌を0.9% sodium chlorideに移し、濁度が0.5 McFarland標準と同等になるまで調製します。
これは1mLあたり約1.5×10⁸ CFUに相当します。次に、この懸濁液を2倍濃度のMuller Hintonブロスで希釈し、約5×10⁵ CFU/mLの濃度にします。
抗生物質を選択してあらかじめ各ウェルに 50 µL ずつ分注してあるマイクロタイタープレートに、懸濁液を 1 ウェルあたり 50 µL ずつ分注します。抗生物質の代わりに水を加えたウェルを用いて、各サンプルの陽性増殖コントロールを必ず含めてください。分注が終わったらプレートに蓋をします。
次に、細菌を増殖させるため、プレートを37 °Cで6時間インキュベートします。陰性増殖コントロールとして、細菌懸濁液の一分画を4 °Cで保存しておいてください。6時間のインキュベート後、各ウェルの内容物と陰性コントロールサンプルを、それぞれ別々の滅菌チューブに移します。
16,000 ×gで5分間遠心分離した後、上清を80 µL除去し、ペレットを80 µLの滅菌脱イオン水で再懸濁します。16SリボソームDNAリアルタイムPCRに使用する前に、サンプルを水で1:10に希釈します。
IQ cyber green super mixと16 s ribosomal DNAプライマーを用いてPCRミックスを調製し、96ウェルPCRプレートの各ウェルに20 µLずつ分注します。次に、各サンプルを5 µLずつ各ウェルに加え、プレートを密封します。
次に、結果を解析するためにPCRを行います。まず、カットオフCT値を算出します。一般的に、カットオフCTは、陽性増殖コントロールのCTに、陰性増殖コントロールのCTの0.5倍を加え、そこから増殖コントロールのCTを引いた値となります。
ただし、グラム陰性桿菌に対するピペラシリン・タゾバクタムおよびセフタジジム、ならびに黄色ブドウ球菌(Staphylococcus aureus)に対するアモキシシリン、オキサシリン、トリメトプリム・スルファメトキサゾール、または腸球菌(Enterococcus spp.)に対するアモキシシリンについては、乗数係数を0.5から0.25に下げて適用する必要があります。各検体中の菌株の感受性または耐性は、検体のCT値をカットオフCT値と比較することで判定できます。
CT値がカットオフ値を上回れば感受性あり、カットオフ値を下回れば耐性ありであることを示します。以下は、抗生物質感受性の増幅プロットの例です。先に同定したE. coli株を用いて、それぞれ別の曲線で示される複数の抗生物質に対する感受性試験を行いました。
CT値が低いサンプルは、抗生物質の存在下で増殖が起こったサンプルであり、試験した抗生物質への耐性を示しています。対照的に、CT値が高いサンプルは増殖が起こらなかったサンプルであり、試験した抗生物質への感受性を示しています。この手法に習熟すれば、適切に実施することで9時間以内に完了させることができます。
本記事では、血流感染症における細菌病原体を診断するための1日でのワークフローを紹介します。この手法により、臨床的に重要な8つの細菌標的とその薬剤耐性プロファイルを迅速に特定することができ、適時な治療上の決定を可能にします。
1日の勤務時間内に病原体の迅速な同定と薬剤感受性試験を行うことは、血流感染症管理における重大なボトルネックを解消し、タイムリーな抗菌薬治療の決定を可能にします。このワークフローにより、時間を要する培養ベースの手法への依存が軽減され、経験的療法の迅速なデエスカレーションまたはエスカレーションがサポートされます。数日ではなく数時間で実用的な微生物学的データを提供することで、初期段階における抗菌薬選択の予測的な信頼性が向上し、不適切な治療のリスクが軽減されます。
本手法は、初期のターゲット検証からリード最適化に至る抗菌薬探索のプロセスに組み込まれ、迅速な病原体特性評価および感受性プロファイリングを提供することで、化合物の進展に関する意思決定を支援します。