Evaluation of the Two Commercial Methods Based on Broth Microdilution Against Reference Microdilution Method for Klebsiella pneumoniae Isolates

Klebsiella pneumoniae İzolatlarında Sıvı Mikrodilüsyon Temelli İki Ticari Sistemin Referans Mikrodilüsyon Yöntemine Göre Değerlendirilmesi

Abstract

A rapid and reliable method for antimicrobial susceptibility test of colistin is needed because of in-creasing numbers of multi-resistant gram negative bacterial infections and simultaneus increasing of colistin resistance. Although broth microdilution (BMD) is recommended by the Clinical and Laboratory Standards Institute (CLSI) and the European Committee for Antimicrobial Susceptibility Testing (EUCAST) as a reference method, the use in routine laboratory practice is limited because of the difficulties in application and time-consuming characteristics. Recently, many BMD based commercial products were developed. The study was aimed to compare the results of the two commercial systems available for the detection of colistin sensitivity with the reference method. Totally 38 Klebsiella pneumoniae strains isolated from various clinical specimens between 2017-2018 were included in our study. Identification and antibiotic susceptibility tests were performed with “matrix-assisted laser desorption/ionization time-of-flight, mass spectrometry (MALDI-TOF MS)” and Vitek-2 (bioMérieux, Marcyl’Etoile, France) systems. BMD tests were performed with Sensititre (Sensititre custom plate, Thermo Fisher Scientific, UK) and Micronaut MIC-Strip (Merlin Diagnostika GmbH, Germany) kits. Commercial BMD assays containing dehydrated colistin in the concentration range of 0.0625-128 mg/L were tested with 0.5 McFarland bac-terial suspensions prepared according to the manufacturer recommendations. The reference BMD test was performed by following the recommendations of the International Organization for Standardization (ISO-20776-1). ATCC 25922 colistin-susceptible Escherichia coli and NCTC 13846 (mcr-1 positive) colis-tin-resistant E.coli strains were used as the quality control strains. According to the recommendations of EUCAST version 9.0, strains with minimum inhibitory concentration value of ≤ 2 mg/L were considered susceptible and strains > 2 mg/L as resistant. Thirty-five isolates were resistant to colistin by the reference method and three of them were susceptible. The Sensititre kit detected a very major error (2.8%) in one isolate; no major or very major errors were detected for the Micronaut kit. The essential and categorical agreement of the Sensititre and Micronaut kits with the reference method was defined as 74-76% and 97-100%, respectively. Colistin is the last agent for the treatment of the multi drug resistant severe bac-terial infections so major and very major error for colistin should be considered equally serious. Although a very major error was detected by the Sensititre kit in one isolate, the categorical agreement of both commercial kits was greater than 90% when compared with the reference method. It was concluded that, commercially available, BMD based systems that do not require additional equipment and experi-ence can be routinely used.

Özet

Çok ilaca dirençli gram-negatif bakteri enfeksiyonlarındaki artış ve artan kolistin direnci nedeni ile kolistin duyarlılığının hızlı ve güvenilir bir yöntemle saptanması önemlidir. “Clinical and Laboratory Stan-dards Institute (CLSI)” ve “European Committee on Antimicrobial Susceptibility Testing (EUCAST)” tara-fından referans yöntem olarak sıvı mikrodilüsyon (SMD) yöntemi önerilmesine rağmen uygulama zorluğu ve zaman alıcı olması nedeni ile rutinde kullanımı sınırlıdır. SMD temelli, pratik uygulaması kolay birçok ticari ürün kullanıma girmiştir. Bu çalışmada, kolistin duyarlılığının saptanmasında kullanımda olan iki ticari sistemin sonuçlarının referans yöntemle karşılaştırılması amaçlanmıştır. Çalışmaya, 2017-2018 dö-neminde çeşitli klinik örneklerden elde edilen 38 Klebsiella pneumoniae izolatı dahil edilmiştir. Bakteri ta-nımlama ve antibiyotik duyarlılık testleri “matrix-assisted laser desorption/ionization time-of-flight, mass spectrometry (MALDI-TOF MS)” ve Vitek-2 (bioMérieux, Fransa) sistemleri ile yapılmıştır. SMD testleri, Sensititre (Sensititre custom plate, Thermo Fisher Scientific, Birleşik Krallık) ve “Micronaut MIC-Strip” (Merlin Diagnostika GmbH, Almanya) kitleri ile çalışılmıştır. Ticari SMD testleri, firma önerileri doğrul-tusunda 0.5 McFarland bakteri süspansiyonu kullanılarak 0.0625-128 mg/L konsantrasyon aralığında dehidrate kolistin içeren kitler ile yapılmıştır. Referans SMD testi, “International Organization for Standar-dization (ISO-20776-1)” önerileri doğrultusunda çalışılmıştır. Kalite kontrolü, kolistin duyarlı ATCC 25922 Escherichia coli ve kolistin dirençli NCTC 13846 (mcr-1 pozitif) E.coli suşları ile gerçekleştirilmiştir. EUCAST versiyon 9.0 önerileri doğrultusunda minimum inhibitör konsantrasyon değeri ≤ 2 mg/L olan izolatlar duyarlı, > 2 mg/L olan izolatlar dirençli olarak değerlendirilmiştir. Referans yöntemle izolatların 35’i ko-listin dirençli, üçü duyarlı bulunmuştur. Sensititre kiti ile bir izolatta çok büyük hata saptanırken (%2.8); Micronaut kiti ile büyük ve çok büyük hata saptanmamıştır. Sensititre ve Micronaut kitleri ile referans yöntemin temel ve kategorik uyumu, sırasıyla %74-76 ve %97-100 olarak belirlenmiştir. Çok ilaca dirençli bakterilerin neden olduğu ciddi enfeksiyonların tedavisi amacıyla son seçenek olarak kullanılan kolistin için çok büyük hata ve büyük hata eşit ciddiyette kabul edilmektedir. Sensititre kiti ile bir izolatta çok büyük hata saptanmasına rağmen referans yöntemle kıyaslandığında, her iki ticari kitin kategorik uyumu > %90 bulunmuştur. Sonuç olarak, ek ekipman ve tecrübe gerektirmeyen SMD temelli ticari sistemlerin rutinde kullanılabileceği gösterilmiştir.