Gian Maria Rossolini. Università di Siena. Dip. Medicina Sperimentale e Clinica. Dip. Biotecnologie Mediche

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1 Automazione in microbiologia: nuovi flussi organizzativi Gian Maria Rossolini Dip. Medicina Sperimentale e Clinica Università di Firenze Dip. Biotecnologie Mediche Università di Siena SODc Microbiologia e Virologia A.O.U. Careggi, Firenze

2 Dichiarazione su potenziali conflitti di interessi Consulenze, partecipazione advisory boards, speaker s bureau, contratti e contributi di ricerca Pfizer AstraZeneca Novartis Cubist Angelini ACRAF Menarini Achaogen Rempex / TMC Durata biomérieux Becton-Dickinson Curetis Estor Medivir Biotest Basilea VenatorX Alifax

3 Cosa sta cambiando in Microbiologia Clinica? Quesiti diagnostici di crescente complessità

4 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 patogeni, patogeni riemergenti, patogeni multi-/ ultra-resistenti MDR/XDR)

5 Esempi di patogeni Gram-negativi ultraresistenti Antibiotico Pip/Tazo Ceftazidime Cefepime Aztreonam Imipenem Meropenem Amikacina Gentamicina Ciprofloxacina Colistina MIC mg/l (S/I/R) >128 R 64 R 64 R >64 R 32 R 16 R >64 R >32 R >32 R 1 S XDR Pseudomonas aeruginosa Antibiotico Imipenem Meropenem Amikacina Gentamicina Ciprofloxacina TMP/SMZ Colistina MIC mg/l (S/I/R) >32 R 64 R 32 R >16 R >32 R >320 R 1 S Carbapenem-R Acinetobacter Antibiotico Amoxi/Clav Pip/Tazo Ceftriaxone Ceftazidime Cefepime Ertapenem Imipenem Meropenem Fosfomicina Amikacina Gentamicina Ciprofloxacina Tigeciclina Colistina MIC mg/l (S/I/R) >64 R >256 R >64 R >64 R >64 R >32 R >32 R >32 R >128 R >64 R 1 S >4 R 1 S >8 R Carbapenem-R Klebsiella pneumoniae

6 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 patogeni, patogeni riemergenti, patogeni multi-/ ultra-resistenti MDR/XDR) Crescente richiesta per sorveglianza pro-attiva delle colonizzazioni da patogeni MDR

7 Sorveglianza pro-attiva di patogeni MDR Nasofaringe -MRSA Intestino -CRE -VRE Cute -MRSA -CRA

8 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 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

9 Autologous Allogeneic Percent of colonized patients subsequently infected

10 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 patogeni, patogeni riemergenti, patogeni multi-/ ultra-resistenti MDR/XDR) Crescente richiesta per sorveglianza pro-attiva delle colonizzazioni da patogeni MDR Antibiogramma: nuovi farmaci, MIC estese, test di sinergia per patogeni XDR

11 Etest methods Time-kill assays Double-disk Test per valutare il sinergismo tra antibiotici Checkerboard assay

12 Cosa sta cambiando in Microbiologia Clinica? Quesiti diagnostici di crescente complessità Nuove tecnologie diagnostiche - RT-PCR / DNA microarrays -MALDI-TOF - Image analysis / time-lapse microscopy - Next Generation Sequencing

13 Cosa sta cambiando in Microbiologia Clinica? Quesiti diagnostici di crescente complessità Nuove tecnologie diagnostiche - RT-PCR / DNA microarrays -MALDI-TOF - Image analysis / time-lapse microscopy - Next Generation Sequencing Richiesta crescente di ridurre i tempi di risposta e di ottimizzare l uso delle risorse disponibili (maggiore efficienza)

14 L automazione in diagnostica microbiologica -Aumento dell efficienza dei processi diagnostici -Migliore tracciabilità e monitoraggio dei processi diagnostici Obiettivi Ricadute - Revisione flussi organizzativi -Ridefinizione competenze ed attività professionali

15 Diversi livelli di automazione in medicina di laboratorio

16 L automazione in diagnostica microbiologica: le sfide tecnologiche - Diversità dei materiali da analizzare

17 L automazione in diagnostica microbiologica: le sfide tecnologiche - Diversità delle metodologie analitiche Microscopia Esame colturale Ibridazione in situ Immunofluorescenza Immunocromatografia RT-PCR

18 L automazione in diagnostica microbiologica: le sfide tecnologiche - Diversità dei terreni utilizzati per gli esami colturali

19 L automazione in diagnostica microbiologica: le sfide tecnologiche - Saggi di sensibilità agli antimicrobici

20 L automazione in diagnostica microbiologica: le sfide tecnologiche - Integrazione con nuove tecnologie Spettrometria di massa MALDI-TOF Identificazione rapida di batteri e miceti Tipizzazione isolati microbici Saggio di determinanti di resistenza

21 L automazione in diagnostica microbiologica: le sfide tecnologiche - Integrazione con nuove tecnologie Tipizzazione isolati da outbreak ospedalieri Analisi del resistoma e clonal profiling Analisi del microbioma (procedure di FMT) 2014 Next Generation Sequencing Snitkinet al. Sci TranslMed2012

22 L automazione in diagnostica microbiologica Automazione di singoli processi Automazione di gruppi di processi Revisione dei flussi organizzativi Total Lab Automation

23 Automazione di singoli processi: sistemi automatici per l antibiogramma

24 Automazione di singoli processi: semina automatica del campione

25 Automazione di gruppi di processi: estrazione e PCR setup (biologia molecolare) Campione Estrazione PCR set up Real-time PCR

26 Automazione di gruppi di processi: identificazione microbica (e antibiogramma molecolare) multiplexed RT-PCR microarrays TAT 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

27 Workflow emocolture positive - Microbiologia AOUC TTR 30 min Emocoltura positiva Gram Semina su piastra TTR 30 min Fast track 4-5 h h ID (MALDI) Antibiogramma Meccanismi R Standard track ID (MALDI) h Antibiogramma Meccanismi R h

28 Workflow emocolture positive - Microbiologia AOUC TTR Emocoltura positiva TTR 30 min Gram Semina su piastra Ematologia TMO, ICU 30 min Fast track 4-5 h h ID (MALDI) Antibiogramma Meccanismi R Molecular track molecular ID R genes (mec, van, carba) 2 h

29 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 Importanza di apertura 24/7

30 Automazione di gruppi di processi: identificazione microbica e antibiogramma Immagine in microscopia time-lapse ATB in < 5 h Campione prepar. Immobilizz. Gel Electrofiltration Electrokinetic Concentration Automated Imaging and Data Analysis

31 ID quantitativa mediante fluorescence in situ hybridization 17 targets covering pathogens responsible for most (85-90%) of sepsis cases Imaging delle cellule ed analisi della crescita in seguito ad esposizione ad antibiotici LN(Clone Intensity) Hours Universal Probe Target Probe Image Analysis LN(Clone Intensity) Hours

32 Automazione di gruppi di processi: identificazione microbica e antibiogramma ATB in < 5 h Campione prepar. Immobilizz. ID in 1 h

33 Automazione di gruppi di processi: screening di tamponi rettali per CRE Tampone rettale Conferma ore Brodo selettivo Sistema automatico di monitoraggio della crescita e piastratura su terreno selettivo POSITIVO 4-8 h NEGATIVO 8 h

34 Verso la total lab automation

35 Total Lab Automation e flussi organizzativi in batteriologia Diagnostica per campione Diagnostica per paziente - integrazione con altri parametri - diagnosi personalizzata Telemicrobiologia Scultsz et al Lancet ID 2014

36 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

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