Zukunftsweisendes Konzept für schnelle und präzise mikrobiologische Diagnostik
15.09.2010 -
Vor etwa drei Jahren hat der Bruker MALDI Biotyper Einzug in die mikrobiologische Routinediagnostik gehalten. Er findet eine schnell zunehmende Verbreitung (inzwischen sind mehr als 170 Geräte weltweit im Einsatz) und ist im Begriff, die betagten biochemischen Identifizierungsmethoden weitgehend abzulösen. Durch den Einsatz moderner, leistungsfähiger MALDI-TOF Massenspektrometer und einer ausgefeilten Software zur Datenanalyse nimmt die einzelne Identifizierung, ausgehend von einer einzigen Kolonie, nur noch wenige Sekunden in Anspruch. Die Methode ist in verschiedenen Laboratorien durch die DACH akkreditiert, seit dem Jahre 2009 steht auch eine IVD-CE gekennzeichnete Version des MALDI Biotypers zur Verfügung.
Die historischen biochemischen Identifizierungsmethoden sind im Vergleich kompliziert, benötigen viel Koloniematerial, bedürfen der Vortestung (Gramfärbung, Oxidase- und Katalasereaktion), müssen auf bestimmte Genera zugeschnitten sein, sind zeitraubend und vergleichsweise unpräzise. Mit der Einführung des MALDI Biotypers ist nur noch diese eine molekular basierte Methode für die Identifizierung praktisch aller klinisch relevanter Bakterien und Hefen auf Spezies- oder Genusebene erforderlich. Die Datenbank enthält zurzeit mehr als 3.700 Einträge und wird stetig erweitert. Die Methode lässt sich leicht in den bestehenden Laborablauf integrieren. Die hohe Geschwindigkeit und Präzision des MALDI Biotypers führen zu deutlichen Einsparungen von Verbrauchsmaterialien, zum Beispiel auch notwendiger Agarplatten, und zu einer Straffung des Laborablaufs. Im Wesentlichen verbleibt die Serotypisierung der Isolate als zusätzliche Methode. Neben der Verbesserung der Identifizierungsqualität im Vergleich zu traditionellen biochemischen Methoden ist eine deutliche Verkürzung der Antwortzeiten des mikrobiologischen Labors eines der hervorstechenden Merkmale des Einsatzes des MALDI Biotypers in der Routinediagnostik. Eine Anbindung an Labor-Informationssysteme (LIS) ist in nahezu allen Fällen möglich, ebenso an etablierte Mikrobiologie-Software-Lösungen wie EpiCenter (BD), HighFlexX (Siemens Healthcare Diagnostics), MCN 6 (Merlin Diagnostika) und VITEK 2-Cassette Docking Station Software (BioMerieux).
Ein weiteres, zunehmend wichtiges Einsatzgebiet der MALDI Biotyper-Technologie ist die Schnellidentifizierung von Keimen aus bewachsenen Blutkulturen. Etwa 80% der Keime lassen sich in kürzester Zeit nach Aufarbeitung direkt aus der Blutkulturflüssigkeit identifizieren. Damit steht für diese immens wichtige diagnostische Aufgabe ein Werkzeug zur Verfügung, das eine in vielen Fällen entscheidende Beschleunigung der Therapiesteuerung ermöglicht.
Der ALIFAX Uroquattro ist als Prinzip seit ca. 15 Jahren in verschiedenen Gerätegenerationen auf dem Markt und wurde zuerst in der Urinbakteriologie verwendet. Die aktuellen Geräte sind der HB&L 120 und HB&L 60 sowie der weitgehend automatisierte ALRFED 60. Inzwischen sind über 500 Geräte weltweit im Einsatz. Im Prinzip handelt es sich dabei um einen Inkubator, der in je 2 ml Nährlösung die Zunahme der optischen Dichte bestimmt und daraus die ursprünglich eingeimpfte Keimzahl errechnet. Der Uroquattro hat sich, verglichen mit dem Goldstandard ‚klassische Urinkultur‘ auf Agarplatten, als mindesten ebenbürtig erwiesen, wobei die Information, ob eine Urinprobe als kulturpositiv zu betrachten ist, einen Tag früher zur Verfügung steht. Aktuell werden pro Jahr bereits 2,5 Mio Urinkultur-Kits weltweit eingesetzt. In den letzten Jahren wurde das Nährlösungsspektrum auf BHI-Medium erweitert. Dadurch ist es möglich, auch anspruchsvolle Bakterien zu züchten und primär sterile humane Proben zu analysieren, zum Beispiel Liquores, Ascites, Gelenk-Punktate und BAL. Die bidirektionale Anschlussmöglichkeit für Labor-Informationssysteme sowie das CE-Label bestehen ebenfalls.
Da viele Keime in gerührter Lösung schnell wachsen, ergibt sich die Möglichkeit, die so in kurzer Zeit gewonnene Bakterienmasse durch Zentrifugation zu ernten und mittels der MALDI Biotyper-Technologie zu identifizieren. So ermöglicht die Kombination beider Systeme z. B., den Erreger aus einer positiven Urinprobe im Falle einer Monoinfektion innerhalb von 1 bis 3 h Inkubation massenspektrometrisch zu identifizieren. Wird eine schnelle Resistenzbestimmung (AST) angeschlossen, ermöglicht dies den Abschluss der Diagnostik im Laufe nur eines Arbeitstages.
Es besteht außerdem die Möglichkeit, nach Hemmstoffen in der Probe zu suchen. Weiterhin sind für das Uroquattro-System spezielle Nährmedien erhältlich, die eine schnelle AST in nur 3 h ermöglichen, dies sogar aus positiven Blutkulturen. Selektivnährmedien für MRSA, GBS und VRE befinden sich in der Entwicklung und werden das Anwendungsspektrum der schnellen Kultur und ihrer Kopplung mit dem MALDI Biotyper zusätzlich erweitern.
Die Kombination beider Technologien, der beschleunigten Detektion und Quantifizierung von Krankheitskeimen durch den Uroquattro und deren schnelle und sichere Identifizierung durch den MALDI Biotyper, ermöglicht eine sehr schnelle Routinebakteriologie, die mit ihren Ergebnissen wesentlich früher zu evidenzbasierten Therapieentscheidungen für den Patienten führen wird.
Eine Einschränkung ergibt sich im Moment noch beim Vorliegen von Mischinfektionen, also dem Vorliegen von zwei oder gar mehr Krankheitserregern, wie es bei etwa 10% der Urogenitalinfektionen beobachtet wird. In diesen Fällen kann der MALDI Biotyper im Moment nur einen (im Allgemeinen den dominierenden) oder gar keinen Keim identifizieren. Inzwischen ist allerdings eine Erweiterung der Analysesoftware in Entwicklung, die auch einen großen Teil solcher Mischinfektionen erkennen und identifizieren wird.