Prawie 5 mln na nowe technologie dla mikrobiologii

Dzięki intensywnym staraniom prof. Eugenii Gospodarek-Komkowskiej i Zespołu, w ciągu ostatniego roku Katedra Mikrobiologii oraz Zakład Mikrobiologii Klinicznej wzbogacił się o 11 nowych urządzeń za łączną kwotę prawie 5 mln złotych. Część (6) urządzeń została pozyskana w ramach konkursów ze środków Ministerstwa Zdrowia (sterylizator, dwustanowiskowa komora laminarna, Biofire FilmArray TORCH system, VITEK PRIME MS, IR Biotyper, iSeq 100 system), a część (5) otrzymaliśmy w darze od Wielkiej Orkiestry Świątecznej Pomocy (T2Dx Instrument, Biofire FilmArray TORCH system, Sensititre ARIS HiQ system, dRAST, MALDI Biotyper sirius oraz dodatkowo 5 zestawów komputerowych i 5 stołów laboratoryjnych).

Co przewyższa wartość tych urządzeń w stosunku do metod klasycznych stosowanych w diagnostyce mikrobiologicznej? Rewolucją w tym obszarze jest wielokierunkowość badań i krótki czas oczekiwania na wynik.

Jeden z aparatów - Biofire FilmArray TORCH system – metodą multipleks PCR wykonuje jednoczasowo oznaczenia w jednej próbce materiału zależnie od miejsca zakażenia w czasie 45-90 minut. Integruje on w jedną całość przygotowanie próbki, ekstrakcję materiału genetycznego, amplifikację, detekcję i analizę wyniku badania. Dzięki 6. panelom do tego aparatu można wykonać badanie materiału z górnych, bądź dolnych dróg oddechowych, płynu mózgowo-rdzeniowego, stawowego, kału bądź próbki krwi zasygnalizowanej jako dodatnia przez inny automatyczny system. Przygotowanie próbek do badania trwa około 5 minut. Jednoczasowo, w jednej próbce wykrywany jest materiał genetyczny wirusów, bakterii Gram-dodatnich, Gram-ujemnych, atypowych, drożdży, pasożytów, niektóre geny oporności na antybiotyki. W dodatniej próbce krwi Biofire FilmArray system przeprowadza 43 oznaczenia, w materiale z górnych dróg oddechowych ujawnia 23 gatunki drobnoustrojów, z dolnych dróg oddechowych przeprowadza 34 oznaczenia, w próbce kału - 22 patogeny, z płynu mózgowo-rdzeniowego - 14 patogenów, a płynu stawowego – 39 oznaczeń.

Kolejne nabyte urządzenie, T2Dx Instrument, identyfikuje po 5 gatunków bakterii i grzybów bezpośrednio w 4 ml krwi metodą rezonansu magnetycznego. Wykrywa też jednoczasowo 13 genów oporności na antybiotyki. System może badać jednocześnie 6 próbek krwi i wydaje wynik po ~3,5 godziny, co jest rewolucyjne w porównaniu do wyników uzyskiwanych w dotychczas stosowanych systemach automatycznych do posiewu krwi, które informują tylko o dodatniej próbce w około 90% w pierwszej dobie, natomiast nie wskazują na konkretny patogen.

Bardzo szybkim i wydajnym urządzeniem jest spektrometr masowy MALDI Biotyper® sirius, który identyfikuje do gatunku metodą spektrometrii mas 96 szczepów w czasie do 15 minut, a pojedyncze szczepy do 1 minuty. Potrafi rozpoznać 4598 gatunków bakterii i grzybów. Identyfikuje je też bezpośrednio w dodatnich próbkach krwi. Drugi spektrometr masowy - VITEK PRIME MS - identyfikuje 768 szczepów podczas jednego załadunku. Płytki można dostawiać bez czasu oczekiwania i bez wpływu na aktualnie przetwarzaną płytkę. Aparat identyfikuje 1585 gatunków drobnoustrojów. Czas oczekiwania na wynik to 10 minut dla 16. oznaczeń wraz z walidacją. W obydwu aparatach można tworzyć własne widma.

Sensititre ARIS HiQ system automatycznie ocenia metodą mikrorozcieńczeń rzeczywiste wartości MIC antybiotyków, w tym nowych, tj. meropenemu z waborbaktamem, cefazydymu z awibaktamem, ceftolozanu z tazobaktamem, plazomycyny, omadacykliny, erawacykliny. Odczyt opiera się na pomiarze natężenia fluorescencji, a wynik uzyskuje się po 18-24 godzinach (w metodach klasycznych – 18-48 godzin). Wobec grzybów jest możliwość oznaczenia MIC dla 9 antymykotyków (itrakonazolu, flukonazolu, worikonazolu, posakonazolu, anidulafunginy, kaspofunginy, mikafunginy, amfoterycyny B, 5-fluorocytozyny) w ciągu 24-48 godzin. Aparat wymaga wyhodowanych drobnoustrojów, a wyniki interpretuje w oparciu o zalecenia EUCAST i CLSI wobec 100 szczepów jednoczasowo.

Kolejny system, dRAST, wykonuje metodą mikrorozcieńczeń z obrazowaniem poklatkowym jednoczasowo oznaczenia antybiotykowrażliwości dla 12 szczepów bakterii bezpośrednio w dodatnich próbkach posiewu krwi, a wynik oceny jest dostępny w ciągu 4,5-6,5 godzin.

Do typowania szczepów i w dochodzeniach epidemiologicznych służyć będzie IR Biotyper – system oparty o metodę spektroskopii w podczerwieni z transformacją Fouriera. Potrafi on typować 20 szczepów bakteryjnych w ciągu 3 godzin. Natomiast analiza danych odnośnie ogniska epidemicznego trwa ~3 dni.

Wśród innych nabytków znalazło się niewielkie, choć kosztowne urządzenie – iSeq 100 system - sekwenator nowej generacji, który służyć będzie analizie całych genomów drobnoustrojów, czy mikrobiomu, określaniu odpowiednich sekwencji aminokwasowych drobnoustrojów w oparciu o biblioteki różnych sekwencji DNA. Będzie można rozpoznawać wybrane właściwości drobnoustrojów, np. czynniki wirulencji predysponujące do zakażeń w danej grupie pacjentów.

Wykorzystywanie tak zaawansowanych technologii oczywiście wymaga kompetencji ze strony specjalistów mikrobiologii medycznej.