Automatización en Microbiología

Pablo TotaroTotaro Representaciones

Introducción.Los procesos de automatización e integración en Microbiología son los que se desarrollaron mas tardíamente en los laboratorios de análisis.

¿Porqué?:• Las características propias de los materiales

con los que se trabaja (líquidos, sólidos, semisólidos).

• Las diferentes atmósferas en las que se cultiva.• Estudia organismos vivos (comportamiento

variable) y no un analito químico.

Introducción

• Es por este motivo que se fueron desarrollando soluciones parciales a diferentes temas a través del tiempo.– Sistemas Uniformes de Pruebas Bioquímicas

(Sistema API)

– CIM normalizadas (E – Test)

– Sistemas Automáticos de Cultivo de medios líquidos estériles (BacT/Alert)

– Sistemas Automáticos de Identificación y Susceptibilidad (Vitek, Maldi Tof)

Automatización ¿Para que?

• Aumentar productividad, sin perder calidad.• Bajar costos operativos.• Mejorar la calidad del resultado.• Estandarización de procesos.• Ayudar a la terapéutica ofreciendo resultados

rápidos y confiables en la emergencia.

Aumentar productividad• Ejemplo típico:

Laboratorio sin internados.

Automatización de Orinas y otros materiales (no Hemocultivo).

Proceso Tradicional.

Sedimento – Sembrado en Placa – Control 24 Hrs – Identificación (Pruebas Bioquímicas) - ATB

Proceso Intermedio

Sedimento – Sembrado en Placa Chrom ID CPS – Control 24 Hrs – ATB

 Automatización

Citometría o Procesador de Imágenes – Sembrado automático en Chrom ID CPS – MALDI TOF / VITEK -VITEK (ATB)

Bajar Costos Operativos

La diapositiva anterior va bajando costos operativos a medida que aumenta el nivel de automatización, optimizando los tiempos de los resultados, mejorando la trazabilidad y reduciendo tiempos del operador.

Esto es cierto cuando el volumen de procesamiento sube hasta minimizar la inversión por muestra del equipamiento involucrado.

Mejorar la calidad del resultado

En Cultivos de líquidos estériles (sangre, liq cefalorraquídeo, ascítico, articular, etc):

• Proceso Manual

Gram, Gram – Repique 24 Hrs., Gram - Repique 48 Hrs., Revisión diaria de Turbidez, Subcultivo a los 5/7 días. 

• Proceso automático

Botella en BacT/Alert, detección de positivo en el 80% de los casos antes de las 24 Hrs.

• El proceso automático cubre mejor los anaerobios y por las características de la técnica funciona como si se hiciera Gram y subcultivo cada 6 Hrs. (nivel de detección 1 CFU).

Estandarización de procesos

• La Microbiología tradicional, permite diferentes caminos y criterios para la obtención de los resultados (Medios, pruebas bioquímicas, selección de ATB), condicionando de cierta manera la obtención de resultados homogéneos que permitan estadísticas de incidencia y susceptibilidad.

• La implementación de sistemas automáticos permite que los resultados sean homogéneos y comparables en todos los usuarios / servicios

Identificación

• Las pruebas bioquímicas manuales generalmente se realizan en 4 o 5 medios. Evalúan diferentes características fenotípicas

(bajo nivel de identificación a nivel de familia)• Los sistemas tipo API poseen alrededor de 20

pruebas bioquímicas y son pruebas de punto final.

• El Sitema Vitek, según el diseño de las tarjetas cubren alrededor de 20 pruebas bioquímicas pero lo detecta por cinética. (promedio de resultado 6 Hrs.)

• El sistema MALDI TOF identifica en 5 minutos.

Susceptibilidad (Antibiograma)

• Manual:

Medio MH y monodiscos (antibiograma)

E- Test (CIM)

Pruebas de 24 Hrs.• Automático:

Sistema Vitek

Antibiograma y CIM en 6 hrs. promedio

¿Qué es Espectrometría de Masas?

• Es la identificación rápida de bacterias/levaduras/hongos/micobacterias directamente de las colonias por espectrometría de masas MALDI-TOF

(Matrix Assisted Laser Desorption / Ionisation - Time Of Flight).

• La espectrometría de masas es una técnica analítica para determinar la composición elemental de una muestra.

• El principio de la MS consiste en ionizar compuestos químicos con el fin de generar moléculas con carga y así medir su cociente de masa-carga.

• En la identificación de bacterias, MALDI-TOF examina los patrones de proteínas ribosomales detectadas directamente de las bacterias intactas.

Laminilla

MALDI-TOF MSPrincipio y Flujo de Trabajo

Paso 3 Dejar secar por 1-2 min.

Otros tipos de muestras posibles:- Sedimento de botellas de hemocultivo positivas.- Sedimento de ciertos especimenes (p.e. orinas).

Paso 1bacterias, hongos,

levaduras, micobacterias

Cargar alsistema

Paso 4

Agregar la solución matriz(1.0 µL ácido -ciano-4-

hidroxicinámico)

Paso 2 Creación y comparación del

espectro

Paso 5

Total de células de las bacterias por MS:

diferencias en el patrón de los picos

Burkholderia cepacia

Raoultella ornithinolytica

Staphylococcus aureus

Pantoea agglomerans

Acinetobacter lwoffii

Escherichia coli

4000 m/z 8000

38

¡De 0.45 seg a 1:30 min por

aislado!

¡Cuestión de Tiempo!

IntegraciónExiste al día de hoy soluciones que integran todos los equipos en un sólo sistema entre ellos el sistema de Copan, que logra integrar la totalidad de los módulos de procesamiento involucrados.

https://www.copanusa.com/full-lab-automation-and-artificial-intelligence/wasplab/

¿Qué es lo que estos sistemas logran?

Integración total de los procesos desde la siembra hasta el resultado final.

Integración

Ventajas• Sistematización de procesos.• Telebacteriología.• Velocidad en los resultados • Manejo de la información.• Productividad.

Desventajas• Alto Costo

Emergencias

• Manejo por sindrome.

Biología Molecular

Manual

Múltiples pruebas, diferentes técnicas, tiempos prolongados, alta manualidad.

Automático

Una prueba multiplex, independiente del operador (procesable por una guardia). Resultado en 1 Hora.

FilmArray

El sistema FilmArray aprobado por la FDA de BioFire Diagnostics ha establecido un nuevo estándar en el diagnóstico molecular. Con una facilidad de uso sin igual, los paneles FilmArray de identificaciones respiratorias y de cultivo de sangre son integrales y, en conjunto, la prueba a más de un centenar de agentes patógenos. FilmArray requiere sólo 2 minutos y regresa los resultados en aproximadamente 1 hora.

BioFire FilmArray

Productos disponibles• Infecciones del tracto respiratorio superior• Identificación de organismos en hemocultivos• Infecciones gastrointestinales• Identificación de agentes infecciosos del

sistema nervioso central

Infecciones del tracto respiratorio superiorTargets virales

Adenovirus Coronavirus HKU1 Coronavirus NL63

Coronavirus 229E Coronavirus OC43 Metapneumovirus humano Rhinovirus/ Enterovirus humano Influenza A Influenza A/H1 Influenza A/H3 Influenza A/H1-2009 Influenza B

Parainfluenza Virus 1 Parainfluenza Virus 2

Parainfluenza Virus 3 Parainfluenza Virus 4

Virus Respiratorio Syncytial

Targets bacterianos

Bordetella pertussis Chlamydophila pneumoniae

Mycoplasma pneumoniae

Identificación de organismos en hemocultivos

Bacterias Gram-positivas

Enterococcus Listeria monocytogenes Staphylococcus

Staphylococcus aureus Streptococcus

Streptococcus agalactiae Streptococcus pneumoniae

Streptococcus pyogenes

Bacterias Gram-negativas

Acinetobacter baumannii Haemophilus influenzae

Neisseria meningitidis Pseudomonas aeruginosa Enterobacteriaceae Enterobacter cloacae complex

Escherichia coli Klebsiella oxytoca Klebsiella pneumoniae

Proteus Serratia marcescens

Identificación de organismos en hemocultivos (cont)

Hongos

Candida albicans Candida glabrata

Candida krusei Candida parapsilosis

Candida tropicalis

Genes de resistencia

mecA - resistencia a meticillina

vanA/B - resistencia a vancomicina

KPC - resistencia a carbapenemasas

Infecciones gastrointestinalesBacterias

Campylobacter (jejuni, coliyupsaliensis) Salmonella

Clostridium difficile (Toxinas A/B) Plesiomonas shigelloides Yersinia enterocolitica Vibrio cholerae

Vibrio (parahaemolyticus, vulnificus, y cólera) E. coli O157

Diarrheagenic E.coli/ Shigella Enteropathogenic E. coli (EPEC)

Enteroaggregative E. coli (EAEC)

Enterotoxigenic E. coli (ETEC) lt/st

Shiga-like toxin-producing E. coli (STEC) stx1/stx2

Shigella/ Enteroinvasive E. coli (EIEC)

Infecciones gastrointestinales (cont)Parásitos

Cryptosporidium Cyclospora cayetanensis

Entamoeba histolytica Giardia lamblia

Virus

Adenovirus F40/41 Astrovirus

Norovirus GI/GII Rotavirus A

Sapovirus (I, II, IV y V)

Identificación de agentes infecciosos del SNC (LCR)Bacterias

Escherichia coli K1 Haemophilus influenzae

Listeria monocytogenes Neisseria meningitidis

Streptococcus agalactiae Streptococcus pneumoniae

Virus

Cytomegalovirus (CMV) Enterovirus

Herpes virus simplex 1 , 2, 3 (HSV-1, HSV-2, HSV-3)

Parechovirus Humano Enterovirus

Levaduras

Cryptococcus neoformans/gattii

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