Validation of MALDI-TOF for the early detection of the ST175 high-risk clone of Pseudomonas aeruginosa in clinical isolates belonging to a Spanish nationwide multicenter study

Abstract

Introduction

Pseudomonas aeruginosa causes severe infections, particularly in healthcare settings and immunocompromised patients in whom MDR and XDR isolates are more prevalent. The aim of this study is to validate a method based on MALDI-TOF spectra analysis for early detection of the ST175 high-risk clone (HRC).

Methods

The MALDI-TOF spectra of the first 10 P. aeruginosa clinical isolates from each of the 51 participating Spanish hospitals were analyzed (n = 506). Resistance profiles were determined by broth microdilution, and clonal epidemiology was assessed by PFGE analysis and multilocus sequence typing (MLST) in a previous study.

Results

Among all the isolates, 14.2% were XDR and 26.9% were non-susceptible to meropenem, while rates of resistance to ceftolozane/tazobactam (3.6%) and colistin (5.7%) were low. Up to 41.7% of all XDR isolates belonged to the ST175 clone, and most of them were only susceptible to ceftolozane/tazobactam and colistin. However, most of the resistance to ceftolozane/tazobactam among isolates belonging to this HRC was observed in carbapenemase-producing isolates. A model based on the presence of two MALDI-TOF biomarker peaks at m/z 6911 and 7359 yielded a negative predictive value (NPV) and a positive predictive value (PPV) of 99.8% and 91.9%, respectively, and sensitivity and specificity values of 97.1% and 99.4%, respectively.

Conclusions

MALDI-TOF spectra analysis using a model based on the presence of two biomarker peaks proved to maintain high sensitivity and specificity for early detection of the ST175 HRC in a large collection of isolates from all Spanish regions. These data support the use of this model in a clinical setting; however, the consequences of detection of the ST175 HRC, such as choice of empirical antibiotic therapy, must be consistent with local epidemiology and the prevalence of certain resistance patterns of this HRC, such as carbapenemase production, in a given geographical area.

Resumen

Introducción

P. aeruginosa causa infecciones graves, particularmente asociadas a cuidados sanitarios y en pacientes inmunodeprimidos, donde los aislamientos MDR o XDR son más frecuentes. El objetivo de este estudio es validar el método basado en el análisis de espectros MALDI-TOF para la detección precoz del clon de alto riesgo ST175.

Métodos

Se analizaron los espectros de MALDI-TOF de los primeros 10 aislados clínicos de P. aeruginosa pertenecientes a cada uno de los 51 hospitales españoles participantes (n = 506). En un trabajo previo se determinaron los perfiles de resistencia mediante microdilución en caldo y se estableció su relación clonal mediante electroforesis en campo pulsante (PFGE) y multilocus sequence typing (MLST).

Resultados

Del total de los aislamientos el 14,2% fueron XDR y el 26,9% resultaron ser no sensibles a meropenem, mientras que la resistencia al ceftolozano-tazobactam (3,6%) y la colistina (5,7%) fue baja. Hasta el 41,7% de todos los aislamientos XDR pertenecieron al clon ST175 y la mayoría de ellos solo resultaron ser sensibles a ceftolozano-tazobactam y a colistina. No obstante, la mayor parte de la resistencia a ceftolozano-tazobactam observada entre los aislados pertenecientes a este clon de alto riesgo se debió a la producción de carbapenemasas. El modelo basado en la presencia de dos picos de biomarcadores MALDI-TOF en m/z 6911 y 7359 obtuvo un valor predictivo negativo y positivo (VPN/VPP) del 99,8/91,9% y valores de sensibilidad y especificidad del 97,1/99,4%, respectivamente.

Conclusiones

El análisis de los espectros de MALDI-TOF utilizando el modelo basado en la presencia de dos picos de biomarcadores ha demostrado poseer una alta sensibilidad y especificidad para la detección precoz del clon de alto riesgo ST175 en una gran colección de aislados clínicos representando todo el territorio español. Estos datos, por tanto, respaldan el uso de este modelo en el entorno clínico; no obstante, las consecuencias derivadas de la detección del ST175, como la elección de un tratamiento antibiótico empírico, deben ser acordes a la epidemiología local y a la prevalencia de ciertos patrones de resistencia de este clon de alto riesgo en una determinada área geográfica, como puede ser la producción de carbapenemasas.