Screening ESBL – Hvorfor og hvordan skal vi

gjøre det? Nå (og i fremtiden)

HØSTKONFERANSEN I MIKROBIOLOGI MOLDE 2016

ØRJAN SAMUELSEN, PROF. PHD NASJONAL KOMPETANSETJENESTE FOR PÅVISNING AV ANTIBIOTIKARESISTENS (K-res)

UNIVERSITETSSYKEHUSET NORD-NORGE AVD. FOR MIKROBIOLOGI OG SMITTEVERN

E-post: orjan.samuelsen@unn.no https://unn.no/fag-og-forskning/k-res

FORSKNINGSGRUPPE I MIKROBIELL FARMAKOLOGI OG POPULASJONSBIOLOGI (MICROPOP)

INSTUTUTT FOR FARMASI UIT – NORGES ARKTISKE UNIVERSITET

• Hva? ESBL definisjon

Egenskaper til ESBLA, ESBLM-C & ESBLCARBA

Anbefalinger FHI

• Hvorfor?

• Hvordan? Dyrkningsbasert - kromogene medier

Molekylære metoder – kommersielle metoder

Agenda

Bush K. et al. Annu. Rev. 2011

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pathogens/beta-lactamase-data-resources/

β-LAKTAMASER

COOH N

O

R R

N O

R

COOH

R

KLASSIFISERING AV β-LAKTAMASER

• Ambler:

• Sekvenslikhet

• Struktur

Ambler RP. Philos. Trans. R. Soc. Lond. B. Biol. Sci. 1980; Bush K. et al. Antimicrob. Agents Chemother. 1995; Bush K. et al. Antimicrob. Agents Chemother. 2010

• Bush/Jacoby/Medeiros:

• Substratprofil

• Sensu stricto definisjon ESBL: Funksjonell klasse 2be

o Hydrolyserer oxyimino-cefalosporiner (cefotaxime, ceftazidime, aztreonam) >10% raskere enn benzylpenicillin

Inhiberes av klavulansyre

Molekylær klasse A

Inkluderer kromosomale og plasmid-medierte

• Inkluderer ikke AmpC/plasmid-mediert AmpC og karbapenemaser

DEFINISJON ESBL – Ekstendert spektrum β-laktamase

β-LAKTAMASER - Utvidet ESBL definisjon

β-laktamaser med aktivitet mot ekstendert-spektrum cefalosporiner og/eller karbapenemer

Omfatter kun ”mobile/ervervet” β-laktamaser

Benyttes av NordicAST/AFA

Giske CG. et al. J. Antimicrob. Chemother. 2009; Haldorsen BC og Samuelsen Ø. Bioingeniøren 2012

ESBL (ekstendert spektrum β-laktamase)

ESBLA ESBLM

ESBLM-C

(pAmpC)

ESBLM-D

(OXA-ESBL)

ESBLCARBA

ESBLCARBA-A ESBLCARBA-B ESBLCARBA-D

FHI: “ESBL-holdige bakterier er delt inn i tre grupper: ESBLA, ESBLM og ESBLCARBA”

Anbefalinger FHI

• Screening for ESBL før eller ved innleggelse i sykehus anbefales det å ta prøve for ESBL-holdige bakterier av alle som: • Har vært innlagt i helseinstitusjon utenfor Norden det siste året, • Det siste året har vært innlagt i helseinstitusjon i Norge eller annet

nordisk land der det (under det aktuelle oppholdet) pågikk et utbrudd med ESBL-holdige bakterier,

• Har bodd sammen med person som har fått påvist ESBL-holdige bakterier det siste året,

• Tidligere har fått påvist ESBL-holdige bakterier, • Ved alle innleggelser i avdelinger som etter lokal vurdering karakteriseres

som avdelinger med særlig mottakelige pasienter og/eller stor risiko for spredning, (f.eks. brannskadeavdeling, intensivavdeling, hematologisk avdeling, nyfødtintensiv o.l.)

• Screening: ESBL = ESBLA, ESBLM-C & ESBLCARBA

• Smittevernstiltak: ESBLCARBA > ESBLA & ESBLM-C

https://www.fhi.no/nettpub/smittevernveilederen/sykdommer-a-a/esbl-betalaktamaser-med-utvidet-spe/

https://www.fhi.no/sv/forebygging-i-helsetjenesten/smittevern_i_institusjoner/tiltak/esbl-holdige-gramnegative-stavbakte/

ESBL OMFATTET AV ANBEFALINGENE

β-laktamgruppe ESBLA ESBLM-C ESBLCARBA-A ESBLCARBA-B ESBLCARBA-D

Penicilliner (Ampicillin, Piperacillin) √ √ √ √ √

3. gen. cefalosporiner (Cefotaxime, Ceftazidim) √ √ √ √ -

4. gen. cefalosporiner (Cefepime) √ - √ √ -

Cephamyciner (Cefoxitin, Cefotetan) - √ √ √ -

Monobaktamer (Aztreonam) √ √ √ - -

Karbapenemer (Meropenem, Imipenem, Ertapenem) - - √ √ √

β-laktamase inhibitorer ESBLA ESBLM-C ESBLCARBA-A ESBLCARBA-B ESBLCARBA-D

Klavulansyre, Tazobaktam √ - (√) - -

Borsyre - √ √ - -

Kloxacillin - √ - - -

Metall-kelatorer (EDTA/DPA) - - - √ -

EGENSKAPER ESBL

HVORFOR

NORM/NORM-VET 2015

• Risikofaktorer - samfunnservervet UVI ESBLA: • Utenlandsreise Asia, Midt-Østen

eller Afrika (opp til 24mnd) • Antibiotikabruk:

• Fluorokinoloner • β-laktamer (unntatt mecillinam)

• Diabetes mellitus • Rekreasjonssvømming i ferskvann

Søraas A. et al. Plos One. 2013; Jørgensen SB. et al. Scand. J. Infect. Dis. 2014; Rettedal S. et al. APMIS 2012

HVORFOR

Onarheim H. et al. Tidskriftet 2016

K-res upubliserte data. Status 14/10/2016.

K-res upubliserte data. Status 14/10/2016.

Tofteland S. et al. PLoS ONE 2013

HVORFOR - ITALIA 2009-2014

2009: 1,3% I+R 2010: 15,9% I+R 2011: 29,6% I+R 2012: 31,3% I+R

2013: 35% I+R Klonal spredning av høy-risiko klon (K. pneumoniae CG258 med KPC-2/KPC-3)

EARS-Net database; Sisto A. et al. Eurosurv. 2012;17:pII=20247; Monaco M. et al. Eurosurv. 2014;19:pII=20939; Gaiarsa S. et al. Antimicrob. Agents Chemother. 2015

• K. pneumoniae i blodkultur med nedsatt følsomhet for meropenem

2014: 36% I+R

KROMOGENE MEDIER • ESBLA:

• ChromID ESBL (BioMerieux) • Brilliance ESBL (Oxoid) • CHROMagar ESBL (Chromagar) • Chromatic ESBL m/ESBL supplement (Liofilchem) • BBL CHROMagar ESBL biplate (BD)

• ESBLA+ESBLM-C: (isolater resistent mot 3. gen. cefalosporiner)

• Chromatic ESBL m/ESBL + AmpC supplement (Liofilchem) • CHROMagar C3GR (Chromagar)

• ESBLCARBA:

• ChromID CARBA (BioMerieux) • Brilliance CRE (Oxoid) • CHROMagar KPC (Chromagar) • Chromatic CRE (Liofilchem)

• ESBLCARBA+ESBLCARBA-D (OXA-48):

• ChromID CARBA SMART (BioMerieux) • mSuperCARBA (Chromagar)

• ESBLCARBA-D (OXA-48):

• ChromID OXA-48 (BioMerieux) • Chromatic OXA-48 (Liofilchem)

https://unn.no/fag-og-forskning/arbeidsgruppen-for-antibiotikasporsmal-afa

• ESBLCARBA: kromogent medium + 0,25 mg/L meropenem, 10mg/L vankomycin, 200mg/L kloxacillin, 70mg/L ZnSO4, 4mg/L amfotericin B

Iversen A. et al. Karolinska Universitetslaboratoriet

UTFORDRINGER

• ESBLA:

• Isolater med kun ESBLCARBA-D (OXA-48) vil ikke vokse frem

• Isolater med ESBLM-C vil ikke detekteres

• Identifisering av ESBLCARBA isolater

• ESBLA+ESBLM-C (isolater resistent mot 3. gen. cefalosporiner):

• Species med hyperproduksjon av kromosomale AmpC/β-laktamaser

• Isolater med kun ESBLCARBA-D (OXA-48) vil ikke vokse frem

• Identifisering av ESBLCARBA isolater

UTFORDRINGER

• ESBLCARBA: • ChromID CARBA (BioMerieux)

• Brilliance CRE (Oxoid)

• CHROMagar KPC (Chromagar)

• Chromatic CRE (Liofilchem)

• ESBLCARBA-D (OXA-48): • ChromID OXA-48 (BioMerieux)

• Chromatic OXA-48 (Liofilchem)

• ESBLCARBA +ESBLCARBA-D (OXA-48): • ChromID CARBA SMART (BioMerieux)

• mSuperCARBA (Chromagar)

Lav sensitivitet for deteksjon av ESBLCARBA-D (OXA-48)

Lav sensitivitet for deteksjon av ESBLCARBA-A & ESBLCARBA-B

Generelt: mangel på publiserte studier og studier som sammenligner flere medier i forskjellige «settings»

• Prøvemateriale – renkultur, feces, rektal swab, urin etc…

• Prøvepreparering

• Inokuleringsvolum

• Prevalens og epidemiologi

Simner PJ. et al. J. Clin. Microbiol 2016

EVALUERING AV STUDIER – NB!

32% av ESBLA bærere kun detektert ved bruk av oppformeringsbuljong

OPPFORMERINGSBULJONG?

3 ekstra tilfeller av ESBLCARBA-D (OXA-48) kun detektert ved bruk av oppformeringsbuljong

Jazmati N. et al. J. Clin. Microbiol 2016; Heinrichs A. et al. J. Med. Microbiol. 2015; Blane R. et al. Diagn. Microbiol. Infect. Dis. 2016

Økt sensitivitet, men nedsatt spesifisitet

Hvilken buljong? Med og uten antibiotika?

MULIGE STATEGIER

Utfordringer • Detekterer kun det kjente – ikke nye typer/varianter • Økende diversitet og antall

• ESBLA: CTX-M, SHV-ESBLA, TEM-ESBLA, PER, GES-ESBL, VEB… • ESBLM-C: CMY, DHA, EBC, ACC, MIR, MOX, FOX, ACT, CFE… • ESBLCARBA: KPC, IMI, GES-CARBA, NDM, VIM, IMP, SPM, GIM, SIM, OXA-48-like, OXA-23-like,

OXA-24/-40-like…

• Mange β-laktamaser kommer fra miljøbakterier • OXA-48 Shewanella • CTX-M Kluyvera

• Utstyr • Mangel på isolat for følsomhetstesting, karakterisering og overvåkning • Få kommersielle metoder inkluderer ESBLA og ESBLM-C

• (Kostnader)

Fordeler: Raskere svar Uavhengig av MIC og egenskapene til β-laktamasene

MOLEKYLÆRE METODER

UTFORDRINGER

• Diversitet i aktivitetsspektrum i samme gruppe

• Eks: • SHV vs. SHV-ESBLA /TEM vs. TEM-ESBLA

• GES-ESBLA vs. GES-ESBLCARBA

• OXA-48CARBA vs. OXA-48ESBL

Queslati S. et al. J. Antimicrob. Chemother. 2015

OXA-163 ikke ESBLCARBA

MOLEKYLÆRE METODER

Hegstad K. et al. Antibiotics in Labortory Medicine 2015; Viau R. et al. Clin. Microbiol. Rev. 2016

• Mange metoder basert på kun ett target (f.eks. blaKPC)

• Xpert Carba-R: KPC, NDM, VIM, IMP-1, OXA-48 (inkl. OXA-181/-232)

KOMMERSIELLE METODER (I)

Tato M. et al. J. Clin. Microbiol 2016

• Check-Direct CPE: • *KPC-2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 21, 22, 23, 24, 25; OXA-48, 48b, 162, 163,

181, 204, 232, 244, 245, 370; VIM-1, 2, 3, 4, 5, 6, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47; NDM-1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16

• Check-Direct ESBLA: • CTX-M-1 group, CTX-M-2 group, CTX-M-9 group, SHV-ESBL

KOMMERSIELLE METODER (II)

Sensitivitet: 100%; Spesifisitet: 94% PPV: 0-70%; NPV: 100%

Sensitivity: 100%; Specificity: 88% PPV: 21%; NPV: 100%

Huang T-E. et al. J. Antimicrob. Chemother 2015; Lau AF et al. J. Clin. Microbiol. 2015

• LightMix modular carbapenemase assays (Roche)

• KPC-1-11,NDM-1-13, NDM-16-17, VIM-1-36, IMP (de fleste unntatt IMP-9, -16, -18, -22 og -25-varianter), OXA-48-lik (de fleste inkludert OXA-162, -163, -244, -245, -247, og mest sannsynlig -181, -204, -232)

• 127 rektal/pharyngeal prøver:

• 100% samsvar med Xpert Carba-R

• Ikke sammenlignet med dyrkning

KOMMERSIELLE METODER (III)

• Forstå medier og metodene sine styrker og svakheter • «Umulig å identifisere alt og alle»

• Kjennskap til lokal og nasjonal epidemiologi

• Hva passer til ditt laboratorium? • Ferdigproduserte skåler/egenproduksjon

• Tilgjengelig utstyr

• Godkjenning (CE/IVD)

OPPSUMMERING

TAKK FOR OPPMERKSOMHETEN

SPØRSMÅL?