Determination of Carbapenemase Producing of Klebsiella pneumoniae Isolated in Blood Cultures By Matrix Assisted Laser Desorption/Ionization-flight Time Mass Spectrometry

Kan Kültürlerinde Üreyen Klebsiella pneumoniae Suşlarında, Karbapenemaz Üretiminin Matriks Destekli Lazer Desorpsiyon/İyonizasyonu-Uçuş Zamanı Kütle Spektrometresi ile Belirlenmesi

Abstract

Introduction: Klebsiella pneumoniae can cause Healthcare Related Infections (HRIs), especially by carbapenemase producing microorganisms.Rapid methods are needed to determine carbapenem resistance. MALDI-TOF MS is a faster diagnostic method than conventionalmethods. It is expected that routine use and standardization of this diagnostic test in laboratories will contribute to the rapiddetermination of carbapenemase resistance. In this study, it was aimed to determine carbapenemase enzyme production by MALDI-TOFMS technique in K. pneumoniae strains.Materials and Methods: Carbapenem susceptible (n= 40) and non-susceptible (n= 96) K. pneumoniae strains isolated in the MedicalMicrobiology Laboratory between January 2016 to December 2017 were included into the study. Detecting of production of carbapenemaseenzyme was investigated by MALDI-TOF MS technique by comparing with the polymerase chain reaction (PCR).Results: PCR analysis showed that 93 of the carbapenem resistant isolates had OXA-48 gene and three of them had NDM gene. Inthe MALDI-TOF MS analyzes of the 96 isolates with genotypic resistance, 88 were resistant and three were susceptible. Five isolates ofcarbapenem resistant with PCR could not be identified as resistant or sensitive by this method. Forty isolates susceptible to carbapenemwere determined to be susceptible by MALDI-TOF MS. Sensitivity, specificity, positive predictive, negative predictive values were 96.7%,100%, 100%, 93% respectively.Conclusion: It appears that MALDI-TOF MS determines carbapenemase production with high specificity and sensitivity. We think it willbe beneficial to complete standardization studies and use them in routine practice.

Özet

Giriş: Klebsiella pneumoniae suşları, özellikle de karbapenemaz üreten türleri, sağlık hizmeti ile ilişkili infeksiyonlara neden olabilmektedir. Karbapenem direncinin belirlenebilmesi için hızlı yöntemlere ihtiyaç duyulmaktadır. MALDI-TOF MS, geleneksel yöntemlerden daha hızlı bir tanı yöntemidir. Bu tanı testinin laboratuvarlarda rutin kullanılmasının ve standart hale getirilmesinin karbapenamaz direncinin hızlı belirlenmesine katkı sunacağı beklenmektedir. Bu çalışmada K. pneumoniae suşlarında karbapenemaz enzimi üretiminin MALDITOF MS tekniği ile belirlenmesi amaçlanmıştır. Materyal ve Metod: Ocak 2016-Aralık 2017 tarihleri arasında Tıbbi Mikrobiyoloji Laboratuvarında izole edilen, karbapeneme duyarlı (n= 40) ve duyarlı olmayan (n= 96) K. pneumoniae suşları çalışmaya dahil edildi. MALDI-TOF MS tekniğinin karbapenemaz enzim üretimini tespit edebilme durumu polimeraz zincir reaksiyonu (PCR) ile karşılaştırılarak araştırıldı. Bulgular: Yapılan PCR analizinde, karbapeneme dirençli izolatların 93’ünün OXA-48 genine ve üçünün NDM genine sahip olduğu görülmüştür. Genotipik olarak dirençli olan 96 izolatın MALDI-TOF MS’deki analizlerinde 88’i dirençli, üçü duyarlı olarak belirlenmiştir. Bu yöntemle beş karbapenem izolatının dirençli veya duyarlı olduğu tespit edilememiştir. Karbapeneme duyarlı 40 izolatın MALDI-TOF MS tarafından duyarlı olduğu tespit edilmiştir. Duyarlılık, özgüllük, pozitif prediktif ve negatif prediktif değerleri sırasıyla %96.7, %100, %100 ve %93’tür. Sonuç: MALDI-TOF MS’nin karbapenemaz üretimini belirlemede yüksek bir özgüllük ve duyarlılığa sahip olduğu görülmektedir. Standardizasyon çalışmaları tamamlanarak rutinde bu tekniği kullanmanın faydalı olacağını düşünüyoruz.