Recientemente, un equipo de investigadores dirigido por el Profesor Dr. Axel Hamprecht ha desarrollado un algoritmo innovador que permite detección más rápida de bacterias resistencias a antibióticos que suelen pasar desapercibidas. Una prometedora noticia, ya que nos podría acercar más a combatir eficazmente enfermedades causadas por estas bacterias
En términos sencillos
Un grupo de investigadores en Alemania informan que han encontrado una forma más rápida de descubrir si las bacterias pueden resistir a los medicamentos que usamos para combatirlas. Han encontrado una manera de estudiar las bacterias y ver si pueden sobrevivir a ciertos medicamentos.
Esto es importante porque cuando las bacterias se vuelven resistentes, significa que esos medicamentos ya no funcionan para eliminarlas. Esta nueva forma de estudio ayuda a los médicos a saber rápidamente qué medicamento puede funcionar mejor para tratar la infección y proteger nuestra salud.
En el estudio, los científicos se enfocaron en una bacteria llamada Proteus mirabilis que puede causar infecciones en diferentes partes del cuerpo. Descubrieron que esta bacteria puede ser resistente a ciertos medicamentos y eso los hace ineficaces para combatirla.
Para identificar esas resistencias, utilizaron técnicas avanzadas de biología molecular que les permitieron analizar muchos genes al mismo tiempo. Con base en estos datos, desarrollaron un método rápido y económico para detectar si la bacteria es resistente a ciertos antibióticos.
Lo interesante es que la mayoría de los laboratorios ya tienen lo necesario para realizar estas pruebas, por lo que podría implementarse fácilmente.
Este avance es importante porque nos ayuda a encontrar mejores tratamientos y mantenernos sanos. Esto al tratar mejor las infecciones bacterianas y evitar el uso innecesario de medicamentos que no funcionan. Es importante seguir investigando y desarrollando nuevos métodos para combatir las bacterias resistentes a los antibióticos y proteger nuestra salud.
Nuevo algoritmo para una detección más rápida de resistencias a antibióticos
Investigadores alemanes de la Universidad de Medicina de Oldenburg han desarrollado un método innovador para identificar rápidamente la resistencia a los antibióticos en bacterias, que a menudo pasa desapercibida. En el estudio se informa que el equipo se enfocó en determinar si una cepa específica de la bacteria Proteus mirabilis era resistente a ciertos antibióticos, lo que los hace ineficaces. Es importante destacar que esta bacteria puede causar diversas infecciones como: infecciones del tracto urinario, heridas, torrente sanguíneo y neumonía.
Los investigadores presentaron su técnica en la revista Clinical Microbiology and Infection en el artículo Proteus mirabilis – analysis of a concealed source of carbapenemases and development of a diagnostic algorithm for detection [2] (Proteus mirabilis: análisis de una fuente oculta de carbapenemasas y desarrollo de un algoritmo de diagnóstico para la detección).
Método
El estudio consistió en:
- Análisis retrospectivo (parte I). La parte I incluyó 81 aislados clínicos de P. mirabilis obtenidos entre 2013 y 2021 en hospitales universitarios de Oldenburg, Colonia y Frankfurt, así como del Centro Nacional de Referencia Alemán para bacterias gramnegativas multirresistentes. Se analizaron mediante pruebas de susceptibilidad, ensayos fenotípicos e inmunocromatográficos de carbapenemasas, y detección de genes de resistencia a antibióticos por PCR y secuenciación completa del genoma (WGS, whole-genome sequencing). A partir de estos datos, se desarrolló un algoritmo diagnóstico para mejorar la detección de carbapenemasas.
- Análisis prospectivo (parte II). En la parte II, este algoritmo se evaluó prospectivamente en 91 aislados de P. mirabilis con resistencia a ampicilina obtenidos entre enero y julio de 2022 en el Hospital Universitario de Frankfurt.
Identificando resistencias
Los investigadores afirman que descubrieron que las resistencias a los antibióticos de reserva (de último recurso) en Proteus mirabilis son más comunes de lo esperado y no siempre se detectan con las pruebas estándar actuales. Para identificar estas resistencias, utilizaron métodos avanzados de biología molecular, incluyendo secuenciación de próxima generación que permite analizar cientos de genes simultáneamente.
Con base en estos datos, desarrollaron un método rápido y rentable para detectar la resistencia a una clase específica de antibióticos denominados carbapenémicos. Estas resistencias generalmente están relacionadas con la resistencia a otros medicamentos. El método consiste en realizar pruebas utilizando dos antibióticos específicos que el estudio demostró ser indicativos confiables. En muchos casos, los resultados combinados con un algoritmo especial desarrollado por el equipo permite determinar si la cepa bacteriana puede sobrevivir a un antibiótico carbapenémico. Con esta información, los médicos pueden recetar otro medicamento si es necesario. Si los resultados no son concluyentes, se requerirá una prueba adicional descrita en el artículo.
Algoritmo propuesto
El algoritmo propuesto es una forma de detectar la presencia de carbapenemasas, una enzima que ciertas bacterias, como P. mirabilis, pueden producir y que las hace resistentes a los antibióticos. En la primera etapa del algoritmo se realiza una prueba con dos medicamentos: ticarcilina-clavulanato y temocilina.
Si la bacteria es resistente a ticarcilina-clavulanato y tiene una zona de inhibición menor a 14 mm con temocilina, se considera como positiva para carbapenemasas del tipo OXA-48/OXA-58. En caso contrario, se pasa a una segunda etapa en la cual se realiza otra prueba llamada mzCIM para identificar otros tipos de carbapenemasas (OXA-23, MBL, KPC).
Considerablemente más rápido y económico
El profesor Hamprecht, director del Instituto Universitario de Microbiología Médica y Virología en el Klinikum Oldenburg y profesor de la Facultad de Medicina y Ciencias de la Salud, señaló que este enfoque es considerablemente más rápido y económico que los métodos actuales para detectar estas resistencias. Además, destaca que la mayoría de los laboratorios ya cuentan con la infraestructura necesaria para realizar estas pruebas.
Enzimas responsables no se analizan en los procedimientos de prueba estándar
Destacan la importancia de mencionar que las resistencias en las cepas de Proteus mirabilis a menudo no se han detectado en el pasado. Esto es debido a que las enzimas responsables no se analizan en los procedimientos de prueba estándar o en la mayoría de los métodos de biología molecular.
Limitaciones
En el artículo los autores informan las siguientes limitaciones:
- Los datos y el algoritmo desarrollado en este estudio se basan en una colección de aislamientos de Alemania, por lo que puede haber limitaciones en su aplicabilidad en otros países con diferente epidemiología.
- El número de CPP en la parte prospectiva del estudio fue bajo, por lo que los intervalos de confianza para la sensibilidad fueron amplios. Se necesita evaluar el rendimiento del algoritmo con más aislamientos en estudios multicéntricos.
- A pesar de esto, el estudio cuenta con una gran colección de muestras que han sido extensamente caracterizados y diferentes pruebas de susceptibilidad. Esto puede proporcionar datos útiles y nuevas herramientas diagnósticas.
En conclusiٕón
Este avance podría acercarnos más a combatir eficazmente las enfermedades causadas por bacterias resistentes. El método utiliza técnicas avanzadas de biología molecular para analizar los genes de las bacterias y determinar si pueden resistir ciertos antibióticos. Lo interesante es que este enfoque puede implementarse fácilmente en la mayoría de los laboratorios, lo que representa un avance significativo en el diagnóstico y tratamiento de infecciones bacterianas. Es importante seguir investigando y desarrollando nuevos métodos para combatir las bacterias resistentes a los antibióticos y proteger nuestra salud.
Glosario
- Algoritmo: Conjunto de reglas y procedimientos que permiten resolver un problema paso a paso.
- Antibióticos de reserva: Medicamentos utilizados cuando otros antibióticos no son efectivos, generalmente debido a la resistencia bacteriana.
- Bacterias resistentes: Organismos microscópicos capaces de sobrevivir a los efectos de los antibióticos diseñados para eliminarlos.
- Biología molecular: Rama de la biología que estudia las estructuras y funciones de las moléculas biológicas, como el ADN y las proteínas.
- Carbapenémicos: Clase de antibióticos utilizados en casos graves o resistentes a otros medicamentos.
- Detección rápida: Proceso ágil que permite identificar rápidamente ciertas características o propiedades en una muestra o sustancia.
- Resistencia a antibióticos: Capacidad adquirida por las bacterias para sobrevivir y multiplicarse en presencia de sustancias antimicrobianas.
Referencias
- Axel Hamprecht, Janko Sattler, Janina Noster, Vivien Dorth, Sören G. Gatermann, Stephan Göttig, et al; Proteus mirabilis – analysis of a concealed source of carbapenemases and development of a diagnostic algorithm for detection; Clinical Microbiology and Infection; Publicado el 1 de junio de 2023; DOI 10.1016/j.cmi.2023.05.032; Disponible en el URL: https://www.clinicalmicrobiologyandinfection.com/article/S1198-743X(23)00256-2/fulltext
New algorithm surprises scientific community with faster detection of antibiotic resistance
Recently, a team of researchers led by Professor Dr. Axel Hamprecht has developed an innovative algorithm that allows for faster detection of antibiotic-resistant bacteria that often go unnoticed.
This is promising news as it could bring us closer to effectively combating diseases caused by these bacteria.
In simple terms
A group of researchers in Germany report that they have found a faster way to determine if bacteria can resist the drugs we use to fight them. They have found a way to study the bacteria and see if they can survive certain medications.
This is important because when bacteria become resistant, it means that those drugs no longer work to eliminate them. This new method of study helps health specialists teams to quickly determine which medication may work best to treat the infection and protect our health.
In the study, scientists focused on a bacteria called Proteus mirabilis that can cause infections in different parts of the body. They discovered that this bacteria can be resistant to certain drugs, rendering them ineffective in fighting it.
To identify these resistances, they used advanced molecular biology techniques that allowed them to analyze many genes at once. Based on this data, they developed a fast and cost-effective method to detect if the bacteria is resistant to certain antibiotics.
The interesting thing is that most laboratories already have what is needed to perform these tests, so it could be easily implemented.
This breakthrough is important because it helps us find better treatments and stay healthy. This is achieved by better treating bacterial infections and avoiding the unnecessary use of ineffective medications. It is important to continue researching and developing new methods to combat antibiotic-resistant bacteria and protect our health.
New algorithm for faster detection of antibiotic resistance
German researchers from the University of Medicine in Oldenburg have developed an innovative method for quickly identifying antibiotic resistance in bacteria, which often goes unnoticed.
The study reports that the team focused on determining whether a specific strain of the bacteria Proteus mirabilis was resistant to certain antibiotics, rendering them ineffective. It is important to note that this bacteria can cause various infections such as urinary tract infections, wounds, bloodstream infections, and pneumonia.
The researchers presented their technique in the journal Clinical Microbiology and Infection in the article “Proteus mirabilis – analysis of a concealed source of carbapenemases and development of a diagnostic algorithm for detection” (Proteus mirabilis: analysis of a concealed source of carbapenemases and development of a diagnostic algorithm for detection).
Resarch method
The study consisted of:
- Retrospective analysis (part I). Part I included 81 clinical isolates of P. mirabilis obtained between 2013 and 2021 from university hospitals in Oldenburg, Cologne, and Frankfurt, as well as from the German National Reference Center for Multidrug-Resistant Gram-Negative Bacteria. They were analyzed using susceptibility tests, phenotypic and immunochromatographic assays for carbapenemases, and detection of antibiotic resistance genes by PCR and whole-genome sequencing (WGS). Based on this data, a diagnostic algorithm was developed to improve the detection of carbapenemases.
- Prospective analysis (part II). In part II, this algorithm was prospectively evaluated on 91 isolates of P. mirabilis with ampicillin resistance obtained between January and July 2022 at the University Hospital of Frankfurt.
Identifying antibiotic resistances
The researchers claim to have discovered that antibiotic resistances in Proteus mirabilis, particularly those involving reserve antibiotics (last resort), are more common than expected and are not always detected by current standard tests.
To identify these resistances, they used advanced molecular biology methods, including next-generation sequencing which allows simultaneous analysis of hundreds of genes.
Based on this data, they developed a rapid and cost-effective method for detecting resistance to a specific class of antibiotics called carbapenems. These resistances are often associated with resistance to other drugs.
The method involves conducting tests using two specific antibiotics that the study demonstrated to be reliable indicators. In many cases, the results, combined with a special algorithm developed by the team, enable determination of whether the bacterial strain can survive a carbapenem antibiotic. With this information, doctors can prescribe an alternative medication if necessary. If the results are inconclusive, an additional test described in the article will be required.
Proposed Algorithm
The proposed algorithm is a way to detect the presence of carbapenemases, an enzyme that certain bacteria, such as P. mirabilis, can produce, making them resistant to antibiotics. In the first stage of the algorithm, a test is conducted using two medications: ticarcillin-clavulanate and temocillin.
If the bacteria is resistant to ticarcillin-clavulanate and has an inhibition zone of less than 14 mm with temocillin, it is considered positive for carbapenemases of the OXA-48/OXA-58 type. Otherwise, it moves on to a second stage where another test called mzCIM is performed to identify other types of carbapenemases (OXA-23, MBL, KPC).
Considerably faster and more cost-effective
Professor Hamprecht, director of the University Institute of Medical Microbiology and Virology at Klinikum Oldenburg and professor at the Faculty of Medicine and Health Sciences, pointed out that this approach is considerably faster and more cost-effective than current methods for detecting these resistances. Additionally, he highlights that most laboratories already have the necessary infrastructure to perform these tests.
Enzymes responsible are not analyzed in standard testing procedures
It is important to mention that resistances in strains of Proteus mirabilis have often gone undetected in the past. This is because the responsible enzymes are not analyzed in standard testing procedures or in most molecular biology methods.
Limitations
In the article, the authors report the following limitations:
- The data and algorithm developed in this study are based on a collection of isolates from Germany, so there may be limitations in their applicability in other countries with different epidemiology.
- The number of CPPs in the prospective part of the study was low, resulting in wide confidence intervals for sensitivity. The performance of the algorithm needs to be evaluated with more isolates in multicenter studies.
- Despite this, the study has a large collection of extensively characterized samples and different susceptibility tests. This can provide valuable data and new diagnostic tools.
In conclusion
This breakthrough could bring us closer to effectively combating diseases caused by resistant bacteria. The method uses advanced molecular biology techniques to analyze the genes of bacteria and determine if they can resist certain antibiotics. What’s interesting is that this approach can be easily implemented in most laboratories, representing a significant advancement in the diagnosis and treatment of bacterial infections. It is important to continue researching and developing new methods to combat antibiotic-resistant bacteria and protect our health.
Glosary
- Antibiotic resistance: The ability of bacteria to resist the effects of antibiotics, rendering them ineffective in treating bacterial infections.
- Carbapenemases: Enzymes produced by certain bacteria, such as Proteus mirabilis, that can make them resistant to a class of antibiotics called carbapenems.
- Immunochromatographic assays: Diagnostic tests that use antibodies to detect specific substances or markers in a sample.
- Molecular biology: The study of biological molecules, such as DNA and proteins, and their interactions within living organisms.
- Phenotypic assays: Tests that assess the physical or observable characteristics of an organism, such as its response to a particular drug.
- PCR (Polymerase Chain Reaction): A laboratory technique used to amplify and detect specific DNA sequences.
- Proteus mirabilis: A type of bacteria that can cause various infections in different parts of the body.
- Susceptibility tests: Laboratory tests used to determine the sensitivity of bacteria to specific antibiotics.
- Whole-genome sequencing (WGS): The process of determining the complete DNA sequence of an organism’s genome.
