Evaluation der FTIR-Spektroskopie als innovatives Typisierungsverfahren bei der Transmissionssurveillance multiresistenter Erreger

Abstract

In dieser retrospektiven Arbeit wurde die FTIR-Spektroskopie als Methode zur Transmissionssurveillance multiresistenter Erreger evaluiert. Hierfür wurde die FTIR-Spektroskopie zur Subtypisierung von MRGN-Bakterienstämmen der Spezies E. coli und K. pneumoniae eingesetzt und hinsichtlich der Trennschärfe und Reproduzierbarkeit der Typisierung mit den WGS-basierten Referenzmethoden SNP- und MLST-Analyse verglichen. Als zusätzliche Fragestellung wurde der Einfluss der Inkubationszeit und des Nährmediums auf die Reproduzierbarkeit der FTIR-Spektren untersucht. Die Isolatauswahl erfolgte retrospektiv und beschränkte sich auf MRGN-Stämme aus der mikrobiologischen Routinediagnostik. Um potenziell stattgehabte Übertragungen erkennen zu können, wurden lediglich MRGN-Isolate von Patienten mit gegenseitigem Kontakt in die Auswahl miteinbezogen. Für die finale Auswertung wurden 103 E. coli- und 34 K. pneumoniae-Isolate analysiert. Zusammenfassend zeigte sich eine unkomplizierte Durchführbarkeit der FTIR-Spektroskopie mit geringem Kosten- und Zeitaufwand sowie eine gute Reproduzierbarkeit der Ergebnisse, auch bei einer geringgradigen Variation der Standardbedingungen (Inkubation für 24 Stunden auf Columbia-Blutagar) durch Verwendung verschiedener nicht-selektiver Nährmedien und Variation der Inkubationszeit zwischen 16 und 26 Stunden. Die Typisierung der verwendeten Bakterienstämme erfolgte auch auf Subspeziesebene. Allerdings war es nicht möglich, einzelne Transmissionen mit der FTIR-Spektroskopie zuverlässig zu identifizieren: Die Trennschärfe der SNP-Analyse, die den aktuellen Goldstandard für die Subtypisierung von Bakterienstämmen darstellt, wurde nicht erreicht. Im Vergleich mit der MLST-Analyse zeigte die FTIR-Spektroskopie eine stark vom Sequenztyp abhängige Übereinstimmung. Die Studienlage ist heterogen und zeigt in Abhängigkeit von Faktoren wie der Isolatauswahl, epidemiologischer Situation, chemometrischen Verfahren sowie dem analysierten Wellenzahlbereich unterschiedlichste Trennschärfen der FTIR-Spektroskopie. Der Einsatz der FTIR-Spektroskopie zur Transmissionssurveillance bezieht sich in erster Linie auf die Detektion eines Ausbruchsgeschehens, weshalb nicht zwingend die Trennschärfe der SNP-Analyse erreicht werden muss. Bei einer weiteren Optimierung der Analysemethoden sowie der Entwicklung standardisierter Prozesse ist ein zukünftiger Einsatz der FTIR-Spektroskopie als Routinemethode zur Transmissionssurveillance somit durchaus denkbar.