由Michael A. Pfieler,MD和Thomas J. Lowery,Phd

Mike Pulter,MD,T2生物系统。

Mike Pulter,MD,T2生物系统。

在患有侵入性候选念珠菌病如侵袭性候选病症的患者中,滴度水平的病原体通常小于10个形成单元(CFU)/ mL,甚至可以低于1 CFU / mL。目前,用于检测侵袭性念珠菌病的黄金标准是血液培养,尽管临床敏感性仅为60%。

近年来,已经引入了利用从质谱法与聚合酶链反应(PCR)的技术进行的几次测试有助于诊断侵入性念珠菌病。然而,通过这些竞争测试方法 - 即使是利用PCR的那些,侵入性含有侵袭性念珠菌病的极低滴度水平也是不可检测的。通过FDA清除所有其他方法以检测Candida血液样品中的病原体是对来自正血液培养物的样品进行。已经标记为欧洲的其他方法的其他方法有30 CFU / ml或更高的检测限。

图1. T2DX仪器是一个随机访问,中等吞吐量分析器,可以并行地处理多达七个样本。

图1. T2DX仪器是一个随机访问,中等吞吐量分析器,可以并行地处理多达七个样本。

An alternative to such technologies based on magnetic resonance has recently been introduced to the clinical microbiology testing market by T2 Biosystems, Lexington, Mass (see Figure 1). Introduction of the T2Candida panel and T2Dx instrument represents a new class of highly sensitive tests for measurement of invasive bloodstream infections directly from a blood draw. The T2Candida panel and T2Dx instrument are both FDA cleared and CE marked, and are commercially available in the United States and Europe. The T2Dx instrument is fully automated from sample to answer, and is designed to run as a moderate-complexity test in a hospital laboratory certified under the terms of the Clinical Laboratory Improvement Amendments of 1988 (CLIA).

T2Candida面板和T2DX仪器的显着特性是它们能够对侵入性血流感染进行前所未有的分析和临床敏感性,并且已被证明比现有的金标准血液培养(60%)具有更高的临床敏感性(91.1%)。

本文概述了与侵入性念珠菌有关的诊断和治疗挑战,描述了T2MR技术如何工作,总结了技术研究中开发的一些关键性能数据,并讨论了T2Candida面板的实施方式如何改善患者结果。

目前诊断候选念珠菌病的方法

Invasive candidiasis is the most important fungal infection detected among hospitalized individuals worldwide.1在欧洲和北美重症监护病房,Candida已被发现是第二个最常见的感染,之后Staphylococcus aureus(见图2)。在美国,Candida目前是导管相关血流感染的第三个主要原因。2

众所周知,难度的早期诊断难度。3.念珠菌病的临床症状和症状是非特异性的,并且经常在感染过程中出现。由于大多数高风险患者的危重性质,侵入性诊断程序可能被认为过于危险。并且整个诊断过程受缺乏敏感和微创测定的负面影响。

图2. T2Candida面板检测到临床相关的念珠菌,包括C. albicans,这是一种常见的真菌败血症病原体。

图2. T2Candida面板检测到临床相关的念珠菌,包括C. albicans,这是一种常见的真菌败血症病原体。

鉴于公认的突出Candida作为医疗保健相关感染的原因,现在据赞赏地说,启动适当的抗真菌治疗的延迟与患者死亡率的显着增加以及候选性患者的护理费用有关。3.据估计,在启动抗真菌疗法之前延迟的每一天与患者死亡率增加50%,医疗费用额外5,000美元。

关于候选性治疗延迟启动的效果的精英研究发现,12至24小时的延迟是住院治疗的独立决定因素。虽然没有延迟的治疗开始与月死亡率为11.1%,但延迟大于12小时,导致死亡率为33.1%。4.

因为Candida感染通常发生在大量合并症的患者中,它与比大多数其他医疗相关的感染(HAI)相比,与大多数其他医疗相关的感染(HA)相关的死亡率(49%)和更长的住院时间(30天)。1Likewise, the costs associated withCandida感染是与任何海有关的最高,每位患者的6,214美元至142,394美元。

尽管如此,侵袭性念珠菌病的大多数患者直到培养酵母检测时间直到酵母检测,并且许多患者都没有放在适当的疗法上Candida物种被确定。

关心高风险患者的大多数机构提供全面的微生物学服务,包括物种级别鉴定以及抗真菌易感性测试Candida来自血液和其他通常无菌位点的物种。但改善了诊断和管理Candida感染需要更快速,敏感和特异性的诊断方法,以及增加给予抗真菌治疗时的时间敏感方面的关注。3.

血液培养。Despite the fact that blood culture has always been considered too slow and insensitive to serve as an early diagnostic method, the use of blood culture remains an established approach to the diagnosis of candidiasis, and is at the heart of care guidelines for candidiasis among hospitalized individuals.5,6

因为当代血液培养方法表现出可变敏感性 - 尤其是低浓度Candida在血液样本 - 目前的实践中,在24至48小时内连续收集多种需氧和厌氧血液培养标本。阳性血液培养物必须受到革兰污染和培养后鉴定,需要额外时间和技术专业知识的过程。

Yet it is increasingly apparent that as many as one-third of patients with invasive candidiasis never produce a positive blood culture. In one review performed on 415 autopsy-proven cases of candidiasis, researchers found that blood cultures were positive in only 38% of cases.7.在10个研究中,在10个研究中确认了这种低产量的血液培养物,用于诊断侵入性念珠菌病的诊断,研究人员报告了类似的汇集血液培养率为38%。8.

血液和其他临床标本的培养也可以通过使用预防性或经验抗真菌治疗来伪造阴性,进一步混淆努力来建立坚定的诊断。即使培养被认为是阳性的,物种级别的结果也可能无法48至72小时或更长。

现在可以理解,收集限制死亡率所需的信息和抗真菌抗性的出现是一种时间关键程序,同样清楚的是,使用快速的培养无关的诊断测试是对血液培养的必要补充高危患者的管理。3.

物种鉴定。虽然是属的Candida包括200多种不同的物种,五种主要物种占95%至97%的人类感染:C. albicans,C.Glabrata,C. Krusei.c . parapsilosis, c . tropicalis。在大多数人口中的发病率Candida感染是最大的C。albicans,随后按降序排列C. glabrata,C.蠕动症,C.热带和C. Krusei。但是,确切的分布可能因地理位置和风险组而异。

除了长时间检测血液培养物中固有的,还显然,常规的物种鉴定方法繁琐,通常是不准确的,并且在关键的12到24小时治疗窗口内提供结果太慢。常规方法包括酵母鉴定的方法包括生殖器试验,在发色和玉米琼脂的形态,耐温性和品牌生化方法,如Vitek(BioMérieux),分析轮廓指数(API;Biomérieux),MicroScan(Beckman Coulter),和别的。9.在获得物种鉴定之前,这种试验需要分离的菌落和48至72小时的孵育时间。

应该指出的是,用于Bact / Alert(BioMérieux)和Bactec(Becton Dickinson)血液培养系统可用的真菌血液培养瓶优于标准的好氧血液培养瓶进行检测Candida物种。这对检测尤为重要C. glabrata.与Bactec系统。

Antifungal Susceptibility Testing.抗真菌抗性与抗菌性抗性不一样。尽管如此,过度使用无效或不必要的抗真菌疗法是出现抗真态抗性的驱动力Candida物种,正如抗菌剂的过度使用和误用正在产生越来越多的抗生素抗菌。实际上,美国疾病控制和预防中心具体地指出了越来越多的发病率Candida由于唑唑和埃希接触株引起的感染,并认为趋势是通过改善抗真菌剂的使用来解决的“严重”的公共卫生威胁。

T2MR用于诊断侵入性念珠菌病

如上所述,候选血症和其他形式的侵入性念珠菌病 - 感染涉及血液,通常无菌体液和组织 - 构成显着的诊断挑战。为了提供最佳治疗和临床支持,特别是鉴于全世界抗菌病原体的持续出现,准确检测真菌感染越来越重要,并鉴定导致感染的物种。

Historically, strategies for the diagnosis ofCandida感染通常依赖于三种古典实验室方法中的一种:组织病理学,免疫学或微生物学。用于检测和识别致病生物的生物化学,分子,蛋白质组学和放射线技术的新方法导致了可以加速治疗决策的有价值的工具。

T2磁共振。T2磁共振(T2MR)是一种小型化的磁共振的诊断方法,衡量水分子如何在磁场的存在下反应(见图3)。T2MR是第一种技术,可以快速准确地检测样品内分子靶标的存在的技术,而无需耗时和劳动密集型纯化或从样品中提取靶分子。

图3. T2DX仪器的特写。

图3. T2DX仪器的特写。

与使用核酸萃取的分子诊断与聚合酶链反应(PCR)相比进行靶扩增,T2MR技术在检测速度和极限下具有明显的优势。虽然常规的核酸萃取和PCR方法不能通常检测到100至1,000cfu / ml的全血水平以下的病原体,但T2MR能够以低至1 cfu / ml的密度检测微生物。10.T2MR方法还改善了使用PCR的传统方法不需要靶分子的提取,这是通常导致大量靶标损失的预renalytic步骤。

T2MR检测使用磁共振弛豫仪测量超顺磁性颗粒的聚类当其连接探针直接在样品基质中与扩增的核酸结合时。通过共价将胺化的寡核苷酸捕获探针与颗粒表面上的羧基部分共价附着在试剂制造期间,将T2生物系统制备超顺磁性颗粒。该生产过程利用特定的核酸序列产生仅响应于特定核酸序列的颗粒。靶核酸序列的存在导致颗粒的聚类和T2MR信号的增加。

因为两种不同的捕获探针必须与单个核酸靶杂交,并且仅〜1×109.copies of nucleic acid are necessary to elicit a detectable change in T2MR signal, the T2MR detection method enables highly specific detection of minute amounts (femtomoles) of nucleic acid in a highly complex background that can include large amounts of non-target nucleic acid, protein, and other biological debris. These attributes of T2MR enable the utilization of a highly efficient assay workflow on the T2Dx instrument to select for freely circulating or white cell-encapsulated intact pathogens. In turn, such selectivity avoids the detection of freely circulating DNA, known as DNAemia, which has been reported to confound test performance. Because the target pathogen is not separated from the original sample matrix, the limit of detection is 1 CFU/mL, and detection at concentrations less than 1 CFU/mL occurs at high probability (70%).10.

T2Candida面板。在FDA清算和全自动T2DX仪器上进行,T2Candida面板是一种快速诊断方法,可实现敏感和特定的检测Candidapathogens directly in whole blood, without the need for culture or nucleic acid extraction steps.11.

T2Candida面板推出了一类新的传染病诊断,可以迅速检测并鉴定脓毒症的致病病原体,直接从患者血液样本以文化 - 独立的方式 - 这是对侵入性念珠菌病的快速准确诊断的重要进步。该测试能够检测五种Candida按类别分类:

  • C。albicansC.罗普里马斯(在)
  • C. Krusei.C. glabrata.(K/G)
  • C。蠕动症(P)

物种分组是美国传染病学会推荐的那些,用于用作选择经验抗真菌疗法的抗真菌敏感性试验的替代物。5,6

图4.通过将4 ml EDTA VACUTAINER连接到T2DX盒,将T2CANDIDA面板运行,并将其插入T2DX抽屉之一。

图4.通过将4 ml EDTA VACUTAINER连接到T2DX盒,将T2CANDIDA面板运行,并将其插入T2DX抽屉之一。

To obtain results using the T2Candida panel, the operator attaches 4 mL of blood in a “purple top” ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA) vacutainer to a T2Candida cartridge and loads it into the T2Dx instrument (see Figure 4). Hands-on time required to initiate processing is typically less than 5 minutes. All assay steps are completed in a fully automated fashion on the T2Dx instrument. Qualitative results are automatically reported on the T2Dx touchscreen user interface, and can also be sent to the laboratory’s information system. Procedural steps that are automated by the T2Dx instrument include:

  • 红色和白色细胞的洗涤剂裂解。
  • 细胞碎片,完整病原体细胞和来自2mL原始样品的所有其他固体基质的浓度。
  • Processing of the concentrated sample matrix with bead beating to lyse pathogen cells.
  • 直接浓缩样品基质的核酸扩增裂解物。
  • 直接浓缩样品基质的扩增产物T2MR检测。亚博体育最新app下载12.

T2Candida面板被归类为CLIA下的中等复杂性诊断。因此,进行测试不需要微生物学或分子生物学中的专业培训。

T2Candida面板的临床试验

T2Candida面板的枢轴临床试验记录了面板的性能相对于通过血液培养测试。10.对枢轴临床试验的最终分析包括总共1,801名患者的结果。

Specifically, 1,501 prospective patients had a sample for blood culture drawn concurrently and from the same anatomical site as the T2Candida sample. In addition, because the investigators anticipated a low prevalence ofCandida涉嫌脓毒症的患者的感染是如此恶心,难以获得他们的知情同意 - 300来自同一目标人群的额外预期科目被注册并用于审判的创作的ARM。其中,来自250名患者的样品用不同的临床分离株接种Candidaspecies at clinically relevant concentrations. Samples from the remaining 50 patients were used asCandida- 对照样品。对于所有有创业的患者样品,肩部施用之前获得的伴随血液培养物为阴性。

所有样品都以盲化的方式在独立的临床部位分析。T2Candida面板的平均时间为4小时,同时获得至少120小时所需的血液培养的结果,因为血液培养的制度方案需要5天孵育期。

从审判分析1,801个前瞻性和学生的人口,生成了5,403吨的结果(每个样品的3个结果)。评估那些T2Candida面板的结果,总体敏感性为91.1%,总体特异性为99.4%。

在后续研究中,调查人员计算了具有高风险特征的代表性住院人口中T2Candida面板的负预测值(NPV)。因此,NPV为候选性5%的患病率为99.5%。10.A rapid test for candidemia with such a high NPV may prove invaluable to antifungal stewardship efforts.

额外的研究。在进行额外的研究期间看着T2Candida面板的性能,共有55名使用血液培养和T2Candida面板进行测试的患者,被诊断为具有念珠菌(33名患者)或侵入性念珠菌病(22名患者)。在55例总案件中,血液培养在仅33例(60%)中为阳性,而T2Candida面板在53例(96.4%)中为阳性。11.Thus, in this head-to-head comparison with blood cultures drawn at the same time and same anatomic site for the diagnosis of invasive candidiasis, the T2Candida panel detected 22 moreCandida患者,呈现出96.4%的优越敏感性,而血液培养的60%。

在这些额外的研究中,获得了患有阴性血液培养患者的12个证明和10个可能或可能的侵袭性念珠菌病的阳性T2Candida测试结果。11.值得注意的是,在一个患者中,在通过剖腹手术和组织活检证实的腹部念珠菌病症之前,12套血液培养物是阴性的。在发现感染腹部焦点之前,在发现该患者的T2Candida结果7天。诸如此类的病例提供了T2Candida面板的潜在效用的引人注目的例子,不仅可以检测念珠菌,而且还提供了候斗血症,还具有深层候选的念珠菌病。

每位患者的整体敏感性为96.4%,平均阳性物种鉴定为4.4小时,是检测的主要进步Candida念珠菌和侵袭性念珠菌病的物种及诊断。检测和识别五种主要物种的能力Candida低至1至3个CFU / mL的水平可能特别有用于诊断来自胃肠道的念珠菌,其中血液中生物体的负担可能相当低。

快速诊断和患者结果

众所周知,侵入性念珠菌病的整个诊断过程受到缺乏快速,敏感和微创诊断测试的负面影响。尽管血液培养技术有所改善,但使用自动血液培养方法检测酵母的时间平均3至5天,鉴定需要额外的时间Candidato the species level.

Tom Lowery,Phd,T2生物系统。

Tom Lowery,Phd,T2生物系统。

识别诊断过程中的这种缺陷,并加上对治疗侵袭性念珠菌病的延迟相关的潜在危害的认识,促使许多临床医生在鉴定考虑的患者鉴定酵母之前启动经验选择的抗真菌疗程候选血症和其他形式的侵入性念珠菌病的风险很高。这种做法在降低与侵袭性念珠菌病相关的发病率和死亡率方面,这种做法主要是无效的。此外,它导致医院的过度成本和增加的选择压力抗唑唑和埃希鞘蛋白抗真菌剂。

用T2Candida,由FDA清除血液文化无关的唯一诊断测试Candida从全血样的物种鉴定,存在新的可能性,用于高危患者的早期诊断和治疗侵袭性念珠菌病。使用T2Candida诊断侵袭性念珠菌病的潜在策略是根据风险分析患者,并使用与其他诊断方式(例如,血液培养,成像研究)耦合的快速试验进行前瞻性筛查。另一种潜在的策略可以通过在阳性阳性T2Candida面板效应上引导阳性之前引导血液培养的选择和取样来实现快速的抗生素易感性测量。

采用此类策略应促进早期的物种级别诊断,从而促进针对靶向抗真菌疗法的启动。反过来,这种做法应该降低念珠菌 -相关的发病率,死亡率和住院期限。一种高度敏感和特异性的测试,如T2Candida面板也应该有助于减少经验疗法的使用,并经常降低抵抗的选择压力以及医院的成本节约。

Michael A. Pulter,MD,是首席医务人员,Thomas J. Lowery, PhD,是T2 Biosystems,Lexington,Mass的首席科学官员。有关详细信息,请联系CLP.主编史蒂夫哈拉西通行证[电子邮件受保护]

参考

  1. PFELER MA,Diekema DJ。侵袭性念珠菌病的流行病学:持续的公共卫生问题。Clin Microbiol Rev.2007; 20(1):133-163。
  2. Vincent JL, Rello J, Marshall J, et al. International study of the prevalence and outcomes of infection in intensive care units.贾马。2009; 302(21):2323-2329;DOI:10.1001 / JAMA.2009.1754。
  3. Pfaller MA, Castanheira M. Nosocomial candidiasis: antifungal stewardship and the importance of rapid diagnosis.Med Mycol.2016; 54(1):1-22;DOI:10.1093 / MMY / MYV076。
  4. Morrell M,Fraser VJ,Kollef MH。延缓念珠菌血流感染的验证治疗直至获得阳性血液培养结果:医院死亡率的潜在危险因素。抗氨基甲虫剂化学其他。2005; 49(9):3640-3645。
  5. Castanheira M,Messer Sa,罗姆伯格Pr,Pfileer Ma。全球真菌分离物收集的抗真菌敏感模式:哨兵抗真菌监督计划的结果(2013)。image microbiol感染dis。85 (2): 200 - 2016;20.4.; doi: 10.1016/j.diagmicrobio.2016.02.009.
  6. Pappas PG,Kauffman CA,Andes Dr,等。念珠菌病管理的临床实践指南:2016年传染病社会更新。临床感染者。2016; 62(4):E1-50;DOI:10.1093 / CID / CIV933。
  7. Clancy CJ,Nguyen MH。寻找“缺少50%”的侵入性念珠菌病:非培养性诊断如何改善对疾病谱和转化患者护理的理解。临床感染者。2013; 56(9):1284-1292;DOI:10.1093 / CID / CIT006。
  8. Avni T,Leibovici L,Paul M.PCR诊断侵袭性念珠菌病:系统评论和荟萃分析。J Clin Microbiol.20.11;49(2):665–670; doi: 10.1128/jcm.01602-10.
  9. Jorgensen JJ,PFOLER MA,CARROLL KC等人。,EDS。临床微生物学单。11埃德。华盛顿特区:ASM Press,2015。
  10. Mylonakis E,Clancy CJ,Ostrosky-Zeichner L等。T2磁共振测定用于全血念珠菌的快速诊断:临床试验。临床感染者。2015; 60(6):892-899;DOI:10.1093 / CID / CIU959。
  11. PFOLERER MA,WOLK DM,Lowery TJ。T2MR和T2CANDIDA:新技术,用于快速诊断念珠菌和侵袭性念珠菌病。未来的微生物。2016; 11(1):103-117;DOI:10.2217 / FMB.15.111。
  12. 如何进行测试[在线]。Lexington,Mass:T2 Biosystems,2016.可提供:www.t2biosystems.com/t2candida/how-to-condent-test.。获得2017年1月3日。