Desenvolvimento de metodologias rápidas para determinação do perfil de suscetibilidade e detecção de mecanismos de resistência aos antimicrobianos em enterobacterales

Abstract

Enterobacterales resistentes aos carbapenêmicos (CRE), principalmente as produtoras de carbapenemases, representam uma ameaça urgente à saúde global. Infecções causadas por essas bactérias estão associadas a elevadas taxas de morbidade e mortalidade, aumento do tempo de hospitalização e dos custos assistenciais. Nesse contexto, a rápida detecção e discriminação das carbapenemases pode contribuir para a otimização precoce da terapia antimicrobiana. O manejo clínico de infecções graves causadas por CRE, em especial aquelas produtoras de metalo-β-lactamases (MBL) ou coprodutoras de MBL e serino-βlactamases, permanece um importante desafio terapêutico. A combinação aztreonamavibactam (AZA) foi desenvolvida para superar esse problema; entretanto, em países onde ela ainda não está licenciada, a associação de aztreonam (ATM) e ceftazidimaavibactam (CZA) representa uma alternativa eficaz. Diante do exposto, o objetivo deste trabalho foi desenvolver e avaliar metodologias rápidas para detecção/discriminação de carbapenemases e determinação da suscetibilidade a CZA, ATM, ATM-CZA e AZA, utilizando (i) MALDI-TOF MS (matrix-assisted laser desorption/ ionization time-of-flight mass spectrometry), incluindo a detecção do pico da enzima Klebsiella pneumoniae carbapenemase (KPC) e o ensaio DOT-MGA (direct-on-target-microdroplet growth assay), e (ii) um método turbidimétrico inédito, denominado TurbiTest. Os resultados foram comparados aos dos métodos de referência. O MALDI-TOF MS realizado a partir de hemoculturas positivas apresentou sensibilidade em detectar o pico da KPC de 78,6%, com 97,7% de especificidade, e os resultados foram obtidos em aproximadamente 1h. O DOT-MGA apresentou concordância categórica (categorical agreement – CA) de 99,2% para CZA, ATM e ATM-CZA e de 98,4% para AZA quando comparado à microdiluição em caldo. O TurbiTest, realizado a partir de colônias crescidas em meio de cultura sólido, apresentou CA de 95,9% para CZA, 97,9% para ATM e ATM-CZA e 99,3% para AZA. Em hemoculturas simuladas, TurbiTest para CZA e ATM apresentou CA de 98,3%, enquanto para ATM-CZA e AZA, a CA foi de 100%. Quando realizado diretamente de frascos de hemoculturas clínicas positivas para Enterobacterales, o teste demonstrou CA de 100% para CZA, 95,1% para ATM e 92,7% para ATM-CZA e AZA. As metodologias avaliadas reduziram significativamente o tempo para obtenção de informações microbiológicas críticas. Em conjunto, essas abordagens têm potencial para apoiar decisões terapêuticas mais precoces e direcionadas no contexto das infecções causadas por CRE, contribuindo para o enfrentamento da resistência antimicrobiana.

Carbapenem-resistant Enterobacterales (CRE), especially those producing carbapenemase, represent an urgent threat to global health. Infections caused by these bacteria are associated with high morbidity and mortality rates, increased hospitalization time, and higher healthcare costs. In this context, rapid detection and discrimination of carbapenemases may contribute to the early optimization of antimicrobial therapy. The clinical management of serious infections caused by CRE, mainly those producing metallo-β-lactamases (MBL) or co-producing MBL and serineβ-lactamases, remains a significant therapeutic challenge. The aztreonam-avibactam (AZA) combination was developed to overcome this issue; however, in countries where it is not yet licensed, the aztreonam (ATM) and ceftazidime-avibactam (CZA) association represents an effective alternative. Thus, the objective of this work was to develop and evaluate rapid methodologies for the detection/discrimination of carbapenemases and determination of susceptibility to CZA, ATM, ATM-CZA, and AZA, using (i) MALDI-TOF MS (matrix-assisted laser desorption/ionization time-offlight mass spectrometry), including the detection of the Klebsiella pneumoniae carbapenemase (KPC) peak and the DOT-MGA (direct-on-target-microdroplet growth assay), and (ii) a novel turbidimetric method, called TurbiTest. Results were compared to the reference methods. MALDI-TOF MS performed from positive blood cultures showed a sensitivity of 78.6% in detecting the KPC peak, with 97.7% specificity, and the results were obtained in approximately 1 hour. The DOT-MGA showed categorical agreement (CA) of 99.2% for CZA, ATM, and ATM-CZA, and 98.4% for AZA when compared to broth microdilution. The TurbiTest performed on colonies grown in solid culture medium showed CA of 95.9% for CZA, 97.9% for ATM and ATM-CZA, and 99.3% for AZA. In simulated blood cultures, TurbiTest for CZA and ATM showed CA of 98.3%, while for ATM-CZA and AZA, CA was 100%. When performed directly from clinical blood culture bottles positive for Enterobacterales, the test demonstrated CA of 100% for CZA, 95.1% for ATM, and 92.7% for ATM-CZA and AZA. Overall, methodologies significantly reduced the time to obtain critical microbiological information. Together, these approaches have the potential to support earlier and more targeted therapeutic decisions in the management of CRE infections, thereby promoting more appropriate antimicrobial use.