GianMaria Rossolini Università di Firenze · Automazione in microbiologia: nuovi flussi...
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Automazione in microbiologia: nuovi flussi organizzativiAutomazione in microbiologia: nuovi flussi organizzativi
Gian Maria Rossolini
Dip. Medicina Sperimentale e Clinica
Università di Firenze
Dip. Biotecnologie Mediche
Università di SienaUniversità di Siena
SODc Microbiologia e Virologia
A.O.U. Careggi, Firenze
Dichiarazione su potenziali conflitti di interessi
– Pfizer
– AstraZeneca
– Novartis
– Cubist
– bioMérieux
– Becton-Dickinson
– Curetis
– Estor
Consulenze, partecipazione advisory boards, speaker’s bureau,
contratti e contributi di ricerca
– Cubist
– Angelini ACRAF
– Menarini
– Achaogen
– Rempex / TMC
– Durata
– Estor
– Medivir
– Biotest
– Basilea
– VenatorX
– Alifax
Cosa sta cambiando in Microbiologia Clinica? Cosa sta cambiando in Microbiologia Clinica?
� Quesiti diagnostici di crescente complessità
� Pazienti sempre più complessi (invecchiamento,
co-morbosità, nuove terapie che aumentano la
popolazione a rischio)
� Repertorio di patogeni sempre più ampio (nuovi
Quesiti diagnostici di crescente complessitàQuesiti diagnostici di crescente complessità
� Repertorio di patogeni sempre più ampio (nuovi
patogeni, patogeni riemergenti, patogeni multi- /
ultra-resistenti – MDR/XDR)
Esempi di patogeni Gram-negativi ultraresistenti
AntibioticoMIC mg/L
(S/I/R)
Pip/Tazo >128 R
Ceftazidime 64 R
Cefepime 64 R
Aztreonam >64 R
Imipenem 32 R
Meropenem 16 R
AntibioticoMIC mg/L
(S/I/R)
Imipenem >32 R
Meropenem 64 R
Amikacina 32 R
Gentamicina >16 R
Ciprofloxacina >32 R
TMP/SMZ >320 R
AntibioticoMIC mg/L
(S/I/R)
Amoxi/Clav >64 R
Pip/Tazo >256 R
Ceftriaxone >64 R
Ceftazidime >64 R
Cefepime >64 R
Ertapenem >32 RMeropenem 16 R
Amikacina >64 R
Gentamicina >32 R
Ciprofloxacina >32 R
Colistina 1 S
XDR Pseudomonas aeruginosa
TMP/SMZ >320 R
Colistina 1 S
Carbapenem-R
Acinetobacter
Ertapenem >32 R
Imipenem >32 R
Meropenem >32 R
Fosfomicina >128 R
Amikacina >64 R
Gentamicina 1 S
Ciprofloxacina >4 R
Tigeciclina 1 S
Colistina >8 R
Carbapenem-R
Klebsiella pneumoniae
� Pazienti sempre più complessi (invecchiamento,
co-morbosità, nuove terapie che aumentano la
popolazione a rischio)
� Repertorio di patogeni sempre più ampio (nuovi
patogeni, patogeni riemergenti, patogeni multi- /
Quesiti diagnostici di crescente complessitàQuesiti diagnostici di crescente complessità
patogeni, patogeni riemergenti, patogeni multi- /
ultra-resistenti – MDR/XDR)
� Crescente richiesta per sorveglianza pro-attiva
delle colonizzazioni da patogeni MDR
Nasofaringe
- MRSA
Intestino
- CRE
- VRE
Sorveglianza pro-attiva di patogeni MDRSorveglianza pro-attiva di patogeni MDR
Cute
- VRE
- MRSA
- CRA
� Pazienti sempre più complessi (invecchiamento,
co-morbosità, nuove terapie che aumentano la
popolazione a rischio)
� Repertorio di patogeni sempre più ampio (nuovi
patogeni, patogeni riemergenti, patogeni multi- /
Quesiti diagnostici di crescente complessitàQuesiti diagnostici di crescente complessità
patogeni, patogeni riemergenti, patogeni multi- /
ultra-resistenti – MDR/XDR)
� Crescente richiesta per sorveglianza pro-attiva
delle colonizzazioni da patogeni MDR
- X Infection control
- X Gestione del paziente
35
40
45
Pe
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cte
d
Autologous Allogeneic
� Pazienti sempre più complessi (invecchiamento,
co-morbosità, nuove terapie che aumentano la
popolazione a rischio)
Quesiti diagnostici di crescente complessitàQuesiti diagnostici di crescente complessità
� Repertorio di patogeni sempre più ampio (nuovi
patogeni, patogeni riemergenti, patogeni multi- /
� Antibiogramma: nuovi farmaci, MIC estese, test di
sinergia per patogeni XDR
� Crescente richiesta per sorveglianza pro-attiva
delle colonizzazioni da patogeni MDR
patogeni, patogeni riemergenti, patogeni multi- /
ultra-resistenti – MDR/XDR)
Time-kill assays
Double-disk
Etest methods
Test per valutare il
sinergismo tra
Checkerboard assay
sinergismo tra
antibiotici
� Quesiti diagnostici di crescente complessità
� Nuove tecnologie diagnostiche
Cosa sta cambiando in Microbiologia Clinica? Cosa sta cambiando in Microbiologia Clinica?
- RT-PCR / DNA microarrays
- MALDI-TOF- MALDI-TOF
- Image analysis / time-lapse microscopy
- Next Generation Sequencing
� Quesiti diagnostici di crescente complessità
� Nuove tecnologie diagnostiche
Cosa sta cambiando in Microbiologia Clinica? Cosa sta cambiando in Microbiologia Clinica?
- RT-PCR / DNA microarrays
- MALDI-TOF
� Richiesta crescente di ridurre i tempi di
risposta e di ottimizzare l’uso delle risorse
disponibili (maggiore efficienza)
- MALDI-TOF
- Image analysis / time-lapse microscopy
- Next Generation Sequencing
L’automazione in diagnostica microbiologicaL’automazione in diagnostica microbiologica
- Aumento dell’efficienza dei processi
diagnostici
- Migliore tracciabilità e monitoraggio dei
processi diagnostici
Obiettivi
processi diagnostici
- Ridefinizione competenze ed attività
professionali
- Revisione flussi organizzativi
Ricadute
Diversi livelli di automazione in medicina di laboratorioDiversi livelli di automazione in medicina di laboratorio
L’automazione in diagnostica microbiologica:
le sfide tecnologiche
L’automazione in diagnostica microbiologica:
le sfide tecnologiche
- Diversità dei materiali da analizzare
L’automazione in diagnostica microbiologica:
le sfide tecnologiche
L’automazione in diagnostica microbiologica:
le sfide tecnologiche
- Diversità delle metodologie analitiche
Microscopia
Immunofluorescenza
Esame colturale
Immunocromatografia
Ibridazione in situ
RT-PCR
L’automazione in diagnostica microbiologica:
le sfide tecnologiche
L’automazione in diagnostica microbiologica:
le sfide tecnologiche
- Diversità dei terreni utilizzati per gli esami colturali
L’automazione in diagnostica microbiologica:
le sfide tecnologiche
L’automazione in diagnostica microbiologica:
le sfide tecnologiche
- Saggi di sensibilità agli antimicrobici
L’automazione in diagnostica microbiologica:
le sfide tecnologiche
L’automazione in diagnostica microbiologica:
le sfide tecnologiche
Spettrometria di massa MALDI-TOF
- Integrazione con nuove tecnologie
� Identificazione rapida di batteri e miceti
� Tipizzazione isolati microbici
� Saggio di determinanti di resistenza
L’automazione in diagnostica microbiologica:
le sfide tecnologiche
L’automazione in diagnostica microbiologica:
le sfide tecnologiche
- Integrazione con nuove tecnologie
Next
Generation
SequencingSequencing
� Tipizzazione isolati da outbreak ospedalieri
Snitkin et al. Sci Transl Med 2012
� Analisi del resistoma e clonal profiling
2014
� Analisi del microbioma (procedure di FMT)
L’automazione in diagnostica microbiologicaL’automazione in diagnostica microbiologica
Automazione di singoli processi
Revisione dei
Total Lab Automation
Automazione di gruppi di processiRevisione dei
flussi organizzativi
Estrazione
Campione
Automazione di gruppi di processi:
estrazione e PCR setup (biologia molecolare)
PCR set up
Real-time PCR
Automazione di gruppi di processi:
identificazione microbica (e antibiogramma molecolare)
multiplexed RT-PCR
microarrays
TAT 1 – 3 hTAT 1 – 3 h
- ID agenti più frequenti di sepsi (e anche qualche gene di
antibiotico-resistenza): da emocoltura positiva
- ID di virus e batteri atipici: da campioni respiratori
- ID di virus e batteri enteropatogeni: da campioni fecali
Workflow emocolture positive - Microbiologia AOUC
Emocoltura positiva
Gram
Semina su piastra
30 min
TTRTTR
30 min
ID (MALDI)4 - 5 h
Antibiogramma
Meccanismi R20 - 24 h
ID (MALDI) 16 - 20 h
Antibiogramma
Meccanismi R
40 - 48 h
Sta
nd
ard
tra
ck
Fast
tra
ck
Workflow emocolture positive - Microbiologia AOUC
Emocoltura positiva
Gram
Semina su piastra
30 min
TTRTTR
30 min
Ematologia
TMO, ICU
molecular ID
Mo
lecu
lar
tra
ck
ID (MALDI)4 - 5 h
Antibiogramma
Meccanismi R20 - 24 hFa
st t
rack
2 hmolecular ID
R genes
(mec, van,
carba)
Mo
lecu
lar
tra
ck
Molecular track in oncoematologia(settembre-ottobre 2014 – N=19 episodi batteriemici)
� TTP medio emocolture = 12 ore
� TTR medio ideale = 14,30 ore
TTR medio reale = 22 ore� TTR medio reale = 22 ore
Importanza di apertura 24/7
Campione
Immobilizz.
ATB in < 5 h
Automazione di gruppi di processi:
identificazione microbica e antibiogramma
Immagine in microscopia
time-lapse
prepar.
Immobilizz.
Gel Electrofiltration Electrokinetic
Concentration
Automated Imaging and
Data Analysis
ID quantitativa mediante fluorescence in situ hybridization
Imaging delle cellule ed analisi della crescita in seguito
ad esposizione ad antibiotici
17 targets covering
pathogens responsible
for most (85-90%) of
sepsis cases
Universal Probe Target Probe Image Analysis
ad esposizione ad antibiotici
Hours
LN(Clone
Intensity)
Hours
LN(Clone
Intensity)
Campione
ATB in < 5 h
Automazione di gruppi di processi:
identificazione microbica e antibiogramma
prepar.
Immobilizz. ID in 1 h
Sistema automatico di
Brodo selettivo
Tampone rettale
Automazione di gruppi di processi:
screening di tamponi rettali per CRE
Conferma 16 – 20 ore
Sistema automatico di
monitoraggio della
crescita e piastratura
su terreno selettivo
NEGATIVO 8 hPOSITIVO 4-8 h
Total Lab Automation e flussi organizzativi in batteriologiaTotal Lab Automation e flussi organizzativi in batteriologia
� Diagnostica per campione
� Diagnostica per paziente� Diagnostica per paziente
� Telemicrobiologia
- integrazione con altri parametri
- diagnosi personalizzata
Scultsz et al – Lancet ID 2014
Conclusioni Conclusioni
- Molti cambiamenti nella diagnostica microbiologica
(maggiore complessità, nuove tecnologie, risorse
contratte)
- Automazione in microbiologia clinica (difficoltà ma
soluzioni possibili a vari livelli)
- Necessità / opportunità di rivedere i flussi organizzativi
nel laboratorio
- Verso la diagnostica per paziente (personalizzazione) e la
differenziazione dei processi per “intensità di cura”
- Ridefinizione competenze ed attività professionali