Da un sistema basato sui probiotici un contributo per contrastare AMR e ICA

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1 Da un sistema basato sui probiotici un contributo per contrastare AMR e ICA Bologna - 24 giugno 219 E. Caselli Dept. Medical Sciences University of Ferrara

2 BACKGROUND ICA problema globale (5-15% pazienti ospedalizzati): ~ 4 milioni pazienti in EU ogni anno, >33 decessi come diretta conseguenza, > 1.1 miliardi costi sanitari. Maggior cause: Persistente contaminazione microbica superfici ospedaliere Drug resistance (AMR): patogeni ICAassociati MDR o pandr (MRSA, ESBL, KPC, ColR ) WHO «dirty dozen» : priorità critica, alta & media in base a AMR Controllo della contaminazione: finora sanificazione convenzionale (prodotti chimici) Non previene ricontaminazione Alto impatto ambientale Può favorire comparsa di resistenti (es: clorexidina induce ColR in KPC) Metodi innovativi efficaci: Abbattimento STABILE della contaminazione Privi di «side effects» (AMR, impatto ambientale)

3 : Probiotic Cleaning Hygiene System MICROBIOMA: l uomo è un super-organismo, dove i microbi «buoni» preservano la salute, combattendo e rimpiazzando quelli «cattivi» ANTAGONISMO COMPETITIVO : detergenti eco-sostenibili contenenti spore di 3 specie di batteri probiotici del genere Bacillus (B. Subtilis, B. Pumilus, B. megaterium). Bacillus spores uses

4 EFFICACIA in vitro EFFICACIA on field SICUREZZA d uso EFFICACIA su incidenza ICA

5 Log fold change (T1 vs T) AAC(6)-Ib-cr aacc1 aacc2 aacc4 aada1 apha6 BES-1 BIC-1 CTX-M-1 Group CTX-M-8 Group CTX-M-9 Group GES IMI & NMC-A KPC Per-1 group Per-2 group SFC-1 SFO-1 SHV SHV(156D) SHV(156G) SHV(238G24E) SHV(238G24K) SHV(238S24E) SHV(238S24K) SME TLA-1 VEB ccra IMP-1 group IMP-12 group IMP-2 group IMP-5 group NDM VIM-1 group VIM-13 VIM-7 ACC-1 group ACC-3 ACT 5/7 group ACT-1 group CFE-1 CMY-1 Group DHA FOX LAT MIR MOX OXA-1 Group OXA-18 OXA-2 Group OXA-23 Group OXA-24 Group OXA-45 OXA-48 Group OXA-5 Group OXA-51 Group OXA-54 OXA-55 OXA-58 Group OXA-6 ereb QepA QnrA QnrB-1 group QnrB-31 group QnrB-4 group QnrB-5 group QnrB-8 group QnrC QnrD QnrS erma ermb ermc mefa Percentuale % msra oprj oprm teta tetb vanb vanc Staphylococcus aureus meca lukf spa 1. DECREMENTO STABILE dei patogeni sulle superfici (in vitro & on field) 1 5 : attività in vitro GRAM(+) GRAM(-) MYCETES CTR 2. NO selezione AMR 1,,5, -,5-1, -1,5-2, -2,5-3, -3,5 Decremento generale geni R. 3. SICUREZZA d uso 3a. Stabilità genetica: no modificazioni genetiche (211-oggi: analisi molecolari) 3b. Assenza rischio infettivo: no infezioni in pz ospedalizzati (211-oggi: > 1 pz); no presenza Bacillus nei campioni biologici da pz ospedalizzato (211-oggi: > 55 cp)

6 4. EFFICACIA su incidenza ICA Rimodulazione microbiota ambientale ospedaliero ICA? Studio multicentrico SAN-ICA Studio pre-post interventional 18 mesi 6 Ospedali & 5 Università in Italia RESERVOIR?

7 SAN-ICA: 6 ospedali pubblici Italiani e 5 Università Ospedale Roma Filippo Berloco Francesca Trozzi Ospedali Pavia-Vigevano Antonella Mastretti Francesca Campanella Ospedale Feltre Lorenzo Tognon Paolo Grotto Ospedale Ferrara Paola Antonioli Silvano Nola Ospedale Tolmezzo Nelso Trua Ospedale Foggia Giovanni Villone Ermelinda Del Buono Ferrara: Sante Mazzacane Elisabetta Caselli Udine: Silvio Brusaferro Luca Arnoldo Pavia: Gabriele Pelissero Messina: Vincenza La Fauci Università Bocconi-CERGAS Rosanna Tarricone Carla Rognoni Analisi simultanea e continua: 1. Bioburden superficie (analisi microbiologiche e molecolari) 2. Incidenza ICA (in continuum) >32, campioni ambientali >12, pazienti

8 SAN-ICA study design Multicentrico Pre-post interventional 18 mesi reparti Medicina Interna Date Month Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sep Oct Nov Dec Jan Feb Mar Apr May Jun I 1 Roma Foggia Feltre STUDY DESIGN Control pre- phase Stabilization period phase Microbiological analyses I 2 extc Molecular analyses Tolmezzo Vigevano Messina Date Month May Jun Jul Aug Sep Oct Nov Dec Jan Feb Mar Apr May Jun Intervention: sostituzione sanificazione convenzionale con Introduzione = UNICO cambiamento; no altre azioni IPC. Staff ospedaliero non a conoscenza dell intervention (procedura simile, staff pulizie non cambiato, ecc.) Un ospedale non soggetto ad intervention: effetto Hawtorn

9 Pre- Pre- Pre- Pre- Pre- Pre- Pre- Pre- Pre- Pre- 1 st st period 2 nd nd period Genome copy n Genome copy n Pre- Pre- Pre- Pre- Pre- Pre- Pre- Pre- Pre- Pre- 1 st period 1 st period 2 nd period 2 nd period Load (CFU/m 2 ) Load (CFU/m 2 ) RIMODULAZIONE «STABILE» DEL MICROBIOTA RISULTATI: MICROBIOTA A) A) (Caselli E. et al., PLOS 1 One 218) Tot CFU per i 6 patogeni testati Mediana (6 campionamenti) delle fasi pre- e. Pre- = 11,737 CFU/m 2 = 4,632 CFU/m 2 Decremento complessivo = -83.% (7-96.3%) No riduzione nell ospedale di controllo esterno (non trattato) Pathogens load on hospital surfaces Pathogens load on hospital surfaces Feltre Roma Foggia Vigevano Tolmezzo Messina Feltre Roma Foggia Vigevano Tolmezzo Messina -Bacillus sostituiscono i patogeni Bacillus % Mediana (6 campionamenti) delle fasi pre- e. Pre- = % = 7% (4-87%) No variazione nell ospedale di controllo esterno (non trattato). B) Tot bacteria (panb-qpcr) B) Bacterial load and Bacillus quote Tot Bacillus bacteria (spoa-qpcr) (panb-qpcr) Bacterial load and Bacillus quote Bacillus (spoa-qpcr) Feltre Feltre Roma Roma Foggia Vigevano Tolmezzo Messina

10 Log fold change aacc1 apha6 BES-1 BIC-1 CTX-M-8 Group CTX-M-9 Group Per-1 group SFO-1 SHV SHV(156D) SHV(156G) SHV(238G24K) SHV(238S24E) SME VEB IMP-12 group IMP-5 group NDM ACC-3 CFE-1 CMY-1 Group DHA FOX OXA-24 Group OXA-45 OXA-48 Group OXA-54 OXA-58 Group OXA-6 ereb QnrB-31 group QnrB-4 group QnrC QnrD teta vanb vanc aacc2 aacc4 aada1 AAC(6)-Ib-cr CTX-M-1 Group GES IMI & NMC-A KPC Per-2 group SFC-1 SHV(238G24E) SHV(238S24K) TLA-1 ccra IMP-1 group IMP-2 group VIM-1 group VIM-13 VIM-7 ACC-1 group ACT 5/7 group ACT-1 group LAT MIR MOX OXA-1 Group OXA-18 OXA-2 Group OXA-23 Group OXA-5 Group OXA-51 Group OXA-55 QepA QnrA QnrB-1 group QnrB-5 group QnrB-8 group QnrS ermc mefa oprj oprm tetb erma msra ermb Staphylococcus aureus meca lukf spa AAC(6)-Ib-cr aacc1 aacc2 aacc4 aada1 apha6 BES-1 BIC-1 CTX-M-1 Group CTX-M-8 Group CTX-M-9 Group GES IMI & NMC-A KPC Per-1 group Per-2 group SFC-1 SFO-1 SHV SHV(156D) SHV(156G) SHV(238G24E) SHV(238G24K) SHV(238S24E) SHV(238S24K) SME TLA-1 VEB ccra IMP-1 group IMP-12 group IMP-2 group IMP-5 group NDM VIM-1 group VIM-13 VIM-7 ACC-1 group ACC-3 ACT 5/7 group ACT-1 group CFE-1 CMY-1 Group DHA FOX LAT MIR MOX OXA-1 Group OXA-18 OXA-2 Group OXA-23 Group OXA-24 Group OXA-45 OXA-48 Group OXA-5 Group OXA-51 Group OXA-54 OXA-55 OXA-58 Group OXA-6 ereb QepA QnrA QnrB-1 group QnrB-31 group QnrB-4 group QnrB-5 group QnrB-8 group QnrC QnrD QnrS erma ermb mefa oprj oprm teta tetb vanb vanc lukf spa Log fold change ermc Staphylococcus aureus msra meca ermc msra Staphylococcus aureus meca Log fold change AAC(6)-lb-cr aacc1 aacc2 aacc4 aada1 apha6 BES-1 BIC-1 CTX-M-1 Group CTX-M-8 Group CTX-M-9 Group GES IMI & NMC-A KPC Per-1 group Per-2 group SFC-1 SFO-1 SHV SHV(156D) SHV(156G) SHV(238G24E) SHV(238G24K) SHV(238S24E) SHV(238S24K) SME TLA-1 VEB ccra IMP-1 group IMP-12 group IMP-2 group IMP-5 group NDM VIM-1 group VIM-13 VIM-7 ACC-1 group ACC-3 ACT 5/7 group ACT-1 group CFE-1 CMY-1 Group DHA FOX LAT MIR MOX OXA-1 Group OXA-18 OXA-2 Group OXA-23 Group OXA-24 Group OXA-45 OXA-48 Group OXA-5 Group OXA-51 Group OXA-54 OXA-55 OXA-58 Group OXA-6 ereb QepA QnrA QnrB-1 group QnrB-31 group QnrB-4 group QnrB-5 group QnrB-8 group QnrC QnrD QnrS erma ermb spa mefa oprj oprm teta tetb vanb vanc lukf AAC(6)-lb-cr aacc1 aacc2 aacc4 aada1 apha6 BES-1 BIC-1 CTX-M-1 Group CTX-M-8 Group CTX-M-9 Group GES IMI & NMC-A KPC Per-1 group Per-2 group SFC-1 SFO-1 SHV SHV(156D) SHV(156G) SHV(238G24E) SHV(238G24K) SHV(238S24E) SHV(238S24K) SME TLA-1 VEB ccra IMP-1 group IMP-12 group IMP-2 group IMP-5 group NDM VIM-1 group VIM-13 VIM-7 ACC-1 group ACC-3 ACT 5/7 group ACT-1 group CFE-1 CMY-1 Group DHA FOX LAT MIR MOX OXA-1 Group OXA-18 OXA-2 Group OXA-23 Group OXA-24 Group OXA-45 OXA-48 Group OXA-5 Group OXA-51 Group OXA-54 OXA-55 OXA-58 Group OXA-6 ereb QepA QnrA QnrB-1 group QnrB-31 group QnrB-4 group QnrB-5 group QnrB-8 group QnrC QnrD QnrS erma ermb ermc mefa msra oprj oprm teta tetb vanb vanc Staphylococcus aureus meca lukf spa Log fold change DECREMENTO AMR Analisi RESISTOMA (microarray per 84 geni R) RIDUZIONE dei geni R identificati nella fase pre- fino a 2-3 log nella fase. No riduzione nell ospedale di controllo. RISULTATI: AMR (Caselli A) E. et al., PLOS One 218) R genes I 1 -I 2 hospitals (Pre-) R genes I 1 -I 2 hospitals () Dati confermati antibiogramma convenzionale su isolati S. aureus (-72.4% MDR) -5 B) R genes N.I. hospital (1 st 6-month period) % of main R genes (-72% colr mcr-1) R genes N.I. hospital (2 nd 6-month period) (Caselli E. et al., IDR 219) -2

11 RISULTATI: ICA (Caselli E. et al., PLOS One 218) Incidenza ICA bimestrale: 6 mesi pre- 6 mesi RIDUZIONE GLOBALE -52.1% Osservata i tutti i settings, indipendentemente dai valori iniziali. ICA più frequenti (reparti medicina interna): UTI (57%): -6.9% BSI & Sepsi (24,2%): -6.1% ( %) Type of HAI Pre- (I 1 + I 2 ) No. (%) (I 1 + I 2 ) No. (%) vs pre- TOTAL 314 (1%) 141 (1%) -55.% Urinary tract infections-uti 179 (57.%) 7 (49.6%) -6.9% Bloodstream infections-bsi 54 (17.2%) 31 (22.%) -42.6% Systemic-clinical sepsis 22 (7.%) 5 (3.5%) -77.3% Gastrointestinal-GI 17 (5.4%) 6 (4.3%) -64.7% Skin and soft tissue 15 (4.8%) 6 (4.3%) -6.% Pneumonia 12 (3.8%) 8 (5.7%) -33.3% Lower respiratory tract 1 (3.2%) 6 (4.3%) -4.% Reproductive tract 1 (.3%) - -1% Eye, ear, nose and throat or mouth EENT 1 (.3%) 2 (1.4%) +1% Bone and joint - 1 (.7%) +1% Intra-abdominal - 1 (.7%) +1% Not specified 3 (1.%) 5 (3.5%) +66.7%

12 RISULTATI: ICA (Caselli E. et al., PLOS One 218) Analisi multivariata: tutti i fattori di rischio significativamente associati ad ICA = fattore indipendente protettivo: OR=.44 rischio dimezzato Variables OR 95% CI P Male Age vs Age < Age vs Age < Age 85 or more vs Age < Length of stay p<.1 Incontinence Disorientation Self-sufficiency Pressure sores Ventilation ATB 2 week before MDRO at admission Urinary catheter (any type) p<.1 CVC p<.1

13 RISULTATI: ICA (Caselli E. et al., Infection & Drug resistance, in press) -52% riduzione ICA Drug types Molecules (n) Pre- Beta-lactams* (-4.5%) Fluoroquinolones (-82%) Glycopeptides (-58.1%) Cephalosporins (-48.8%) Antifungals 31 6 (-8.6%) Acid antibiotics 11 1 (-9.9%) Polymixins 7 3 (-57.1%) Sulphamides 6 1 (-83.3%) Aminoglycosides 5 2 (-6.%) Others 16 9 (-43.7%) Tot (-6.3%) -6% riduzione consumo di farmaci ICA-associato -75% riduzione globale dei costi associati a terapia Risultati confermati anche dopo matching dei pazienti (unpublished results).

14 E possibile intervenire a livello ambientale (rimodulazione microbiota) per combattere ICA & AMR Importante riconoscere l igiene ambientale come parte della soluzione Considerare tecnologie che possano impattare significativamente su AMR e ICA Importanza del MONITORAGGIO per determinare livello e tipo di contaminazione nel tempo, qualsiasi sia il tipo di sanificazione scelto

15 ELECTRIC LIGHT DID NOT COME FROM THE CONTINUOUS IMPROVEMENT OF CANDLES (Oren Harari) GRAZIE!