Grace Reszetnik, Keely Hammond , Sara Mahshid, Tamer AbdElFatah, Dao Nguyen, Rachel Corsini, Chelsea Caya, Jesse Papenburg, Matthew P Cheng, Cedric P Yansouni . Pruebas rápidas de susceptibilidad antimicrobiana fenotípica de próxima generación. Nature Communication. 2024;15: 9719. Department of Bioengineering, Faculty of Engineering, McGill University, Montreal, Quebec Canada. Temerty Faculty of Medicine, University of Toronto, Toronto, Ontario Canada
Resumen
El lento progreso hacia la implementación de la bacteriología clínica convencional en entornos de bajos recursos y el gran interés en una mayor velocidad en las pruebas de susceptibilidad a los antimicrobianos (AST) en general han centrado la atención en las tecnologías de AST rápidas de próxima generación. En esta revisión, sintetizamos sistemáticamente publicaciones y presentaciones a agencias reguladoras que describen tecnologías que proporcionan AST fenotípica con mayor rapidez que los métodos convencionales. Caracterizamos más de noventa tecnologías en términos de innovaciones técnicas subyacentes, nivel de madurez tecnológica, grado de validación clínica y tiempo de obtención de resultados. Este trabajo proporciona una guía para que los desarrolladores de tecnología y los microbiólogos clínicos comprendan el panorama tecnológico de AST fenotípica rápida, la línea de desarrollo actual y los hitos de validación específicos de AST.
Introducción
El acceso inadecuado a pruebas bacteriológicas clínicas en entornos de bajos recursos (LRS) impide el manejo de pacientes individuales, la detección de resistencia a los antimicrobianos (AMR) y la implementación de intervenciones efectivas de administración de antimicrobianos (AMS). Esto alimenta el uso excesivo de antimicrobianos empíricos que impulsan la AMR, ahora una de las mayores amenazas que enfrenta la humanidad.
La AMR afecta desproporcionadamente a los países de bajos ingresos, en particular aquellos en África subsahariana y el sur de Asia . Desafortunadamente, solo el 1.3% de los 50,000 laboratorios médicos en 14 países subsaharianos ofrecían alguna prueba bacteriológica clínica a partir de 2019, debido a múltiples factores que frustran la ampliación de la bacteriología convencional . Estos incluyen un requisito de infraestructura especializada, una falta de automatización y un acceso local inadecuado a una cadena de suministro compleja que se ve agravada por distorsiones cambiarias en muchos países.
Los sectores de diagnóstico centrados en enfermedades específicas como el VIH, la tuberculosis, la malaria o la COVID-19 requieren una lista comparativamente corta de plataformas o suministros. Por el contrario, los laboratorios de bacteriología clínica (BCC) requieren una cadena de suministro compleja, que puede involucrar cientos de componentes de origen estable y calidad garantizada. Aunque suelen ser económicos, a menudo no están disponibles en los LRS o no pueden adquirirse sin divisas, que a menudo son inaccesibles. Las dificultades en materia de recursos humanos y la relativa falta de orientación granular complican aún más la implementación de los BCC.
La piedra angular de los laboratorios de bacteriología clínica es el diagnóstico de infecciones del torrente sanguíneo . Esto implica convencionalmente tres procesos secuenciales: i) detección del crecimiento bacteriano, ii) identificación taxonómica de colonias bacterianas aisladas y iii) pruebas de susceptibilidad a los antimicrobianos (AST).
La detección del crecimiento bacteriano en frascos de hemocultivo puede tardar hasta 5 días, pero a menudo ocurre dentro de las primeras 24 h de incubación . A continuación, la identificación bacteriana suele tardar otras 24 h. Finalmente, la AST en colonias bacterianas puras normalmente también requiere de 4 a 24 h.
Se han propuesto pruebas de amplificación de ácidos nucleicos (NAAT) para acelerar este proceso. Por desgracia, la mayoría de los métodos genotípicos se basan actualmente en la detección de un número limitado de objetivos de una manera que no está libre de hipótesis ni permite la detección de los diversos mecanismos de RAM en entornos clínicos. Por ejemplo, un gen de carbapenemasa es identificable en menos del 50 % de las bacterias que se encuentran fenotípicamente resistentes a los carbapenémicos. Por lo tanto, a pesar de las considerables contribuciones del diagnóstico basado en NAAT en los campos de la tuberculosis, el VIH y la malaria, hasta la fecha han surgido pocas tecnologías disponibles que sustituyan adecuadamente a la bacteriología convencional para obtener una AST rápida y precisa.
La falta de progreso en la implementación de la bacteriología clínica convencional en entornos de bajos recursos, así como el interés en una mayor velocidad y precisión para la AST en general, ha desviado la atención hacia las tecnologías de AST rápidas de nueva generación.
En esta revisión, nuestro objetivo fue comprender la cartera actual de tecnologías de AST y su papel para reducir la brecha diagnóstica que enfrenta actualmente el LRS. Realizamos una revisión exhaustiva de publicaciones científicas y presentaciones a agencias reguladoras que describen tecnologías capaces de proporcionar AST fenotípica en un plazo más corto que los métodos convencionales. Posteriormente, caracterizamos la cartera de tecnologías de AST identificadas en términos de sus innovaciones técnicas subyacentes, nivel de madurez tecnológica (TRL), grado de validación clínica y tiempo esperado estandarizado para obtener resultados desde la recolección de muestras.
Tecnologías identificadas y marcos comparativos
Número de plataformas identificadas
Se identificaron 81 publicaciones que describen plataformas de AST no comercializadas (67 fenotípicas y 14 basadas en ácidos nucleicos ). También se identificaron 18 plataformas comercializadas: 12 de 18 con autorización 510 (k) de la FDA y marcado CE, y 6 de 18 con marcado CE únicamente. Se describieron ocho plataformas comercializadas en 34 publicaciones, antes o después de su comercialización. Se identificaron nueve tecnologías de forma externa a nuestra búsqueda bibliográfica en PubMed y las bases de datos de la FDA mediante consultas con expertos y búsquedas en internet (diagrama PRISMA, Fig.1)....
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Nueva presentación el 15 de Abril
Cordiales saludos.
Dr. Anibal E. Bagnarelli,
Bioquímico-Farmacéutico,UBA.
Ciudad de Buenos Aires, R. Argentina
