Comparison of microarray and lysis filtration combined MALDI TOF MS procedures for the identification of bacteremia causing gram negative bacteria and their resistance genes

Giriş ve Amaç: Kanda bakteri bulunması bakteriyemi olarak ifade edilirken, immünolojik mekanizmaların da olaya katılmasıyla beliren tablo sepsis olarak tanımlanır. Sepsis olgularında yanlış antimikrobiyal tedavi alan veya tedavi almayan olgularda ölüm oranları kaybedilen her saat başına artış göstermektedir. Bu çalışmada, etkenin konvansiyonel kültür yöntemine oranla daha hızlı tanımlanabilmesi amacıyla konvansiyonel kan kültürü/MALDI TOF yöntemi ile lizis filtrasyon sonrası MALDI TOF MS ve mikroarray yönteminin karşılaştırılması amaçlanmıştır. Gereç ve Yöntem: Kasım 2015-Şubat 2016 tarihleri arasında Ege Üniversitesi Tıp Fakültesi Hastanesi erişkin yoğun bakım ünitelerinde izlenen hastalardan alınan kan örneklerindeki tür düzeyinde tanımlanmış olan 39 gram negatif etken Nanosphere Verigene System BC-GN mikroarray ve eş zamanlı lizis filtrasyon işlemi uygulanıp, ardından Vitek MS MALDI TOF sistemi ile çalışıldı. Bakteri kolonisinden yapılan MALDI TOF tür düzeyinde tanımlama ile lizis filtrasyon sonrası uygulanan MALDI TOF ve mikroarray test yöntemlerinin sonuçları karşılaştırıldı. İstatistikler analiz yöntemi olarak Cohen'in Kappa katsayısı ile SPSS 18.0 kullanılarak gerçekleştirildi. Bulgular: Çalışmaya alınan kan örneklerinin kan kültürü cihazındaki pozitif sinyal süreleri en kısa yedi saat 55 dakika, en uzun 31 saat 22 dakika, ortalama pozitiflik süresi 12 saat 55 dakika olarak belirlendi. Kültür sonrası MALDI TOF identifikasyonu ile lizis filtrasyon sonrası uygulanan MALDI TOF identifikasyonun duyarlılığı %82 (32/39), mikroarray yönteminin ise duyarlılığı %87,1 olarak hesaplandı. Lizis filtrasyon sonrası uygulanan MALDI TOF ile mikroarray yöntemlerinin birbirleri ile benzerliği %79,4 (31/39), her üç yöntemin birlikte tutarlı sonuç verdiği örneklerin oranı ise %76,9 (30/39) olarak hesaplandı. En sık saptanan üç etkenin kültür sonrası MALDI TOF ve LFM yöntemi ile uyumu Cohen'in kappa katsayısı sırası ile 0,715, 0,843, 0,938; mikroarray yöntemi ile uyumu 0,935, 0,753, 0,938 olarak hesaplanmış ve her üç bakteri için de yüksek uyumluluk elde edilmiştir. Sonuç ve Tartışma: Elde edilen verilere dayanılarak, hem lizis filtrasyon hem de mikroarray platformunun sepsis tanısını kısaltmaları açısından yararlı olduğu düşünülmüştür. Her iki yöntemin birbirlerine karşı avantajları ve dezavantajları vardır. Sunulan bu tez çalışmasının sonucunda, lizis filtrasyon yönteminin maliyet etkinlik, hız, geniş veritabanı MALDI TOF kütle spektrofotometri uygulayabilen laboratuvarlar için rutin kullanıma girebilecek bir yöntem olduğunu düşünülmüştür.Aim of the study: The presence of bacteria in blood is known as bacteremia and sepsis was defined as the presence of the systemic immun response in proven bacteremia. In sepsis cases administration of appropriate antimicrobials is very important. each hour’s delay to antibiotics administration was associated with increase in mortality. In this study two methods were compared with conventional culture method: Microarray and lysis filtration combined MALDI TOF MS. The aim of the study is to decrease the bacteria identification duration to initiate appropriate antibiotic treatment as soon as possible. Material and methods: We tested 39 gram negative bacteria isolated from blood cultures sent to the Ege University Medical Faculty Clinical Microbiology laboratory from the intensive care units between the dates November 2015- February 2016 and identified at species level on MALDI TOF MS system. The results of bacteria tested on both Nanosphere Verigene System BC-GN microarray test device and lysis filtration combined MALDI TOF method were compared. Results: In this study; blood culture positive signals were detected at minimum seven hours and 55 minutes and at maximum 31 hours and 22 minutes, while the average signal detection duration was defined as 12 hours and 55 minutes. When the results of MALDI TOF MS after culture, MALDI TOF after lysis centrifugation and microarray methods were compared, it was determined that lysis filtration method has sensitivity of 82% (32/39) and microarray method 87,1% (34/39). All three methods had 76,9% (30/39) concordant results. Most detected three bacterias with MALDI TOF after culture and LFM method showed good correlation (Cohen’s kappa values: 0,715, 0,843, 0,938), MALDI TOF after culture and microarray method also showed good correlation (Cohen’s kappa values: 0,935, 0,753, 0,938). Conclusion: As a result; both lysis centrifugation and microarray platforms decrease the identification time in blood culture processing. In this study it is concluded that in laboratories which can perform MALDI TOF mass spectrophotometer, lysis filtration method is a fast and cost effective method that may be suitable for routine usage