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Doctoral Thesis
DOI
https://doi.org/10.11606/T.5.2023.tde-16062023-113452
Document
Author
Full name
Gabriel Naves Felix
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2023
Supervisor
Committee
Negro, Gilda Maria Barbaro Del (President)
Ciello, Elaine Cristina Francisco Del
Gimenes, Viviane Mazo Fávero
Okay, Thelma Suely
Title in Portuguese
Diagnóstico laboratorial de candidemia em pacientes de unidades de cuidados intensivos: desempenho dos métodos de PCR em tempo real, detecção de (1,3)--D- glucana e MALDI-TOF
Keywords in Portuguese
Biologia molecular
Candida spp
Candidemia
Glucana 1,3-beta-glucosidase
Hemocultura
Micologia
Reação em cadeia da polimerase em tempo real
Abstract in Portuguese
As infecções sistêmicas causadas por Candida spp. representam importante causa de morbidade e mortalidade em pacientes internados em unidades de cuidados intensivos (UCI). Apesar da importância crescente desta levedura como agente etiológico de infecções graves em condições clínicas críticas, o desempenho dos métodos para diagnóstico precoce ainda permanece um desafio na prática médica. As hemoculturas, consideradas até hoje como padrão-ouro no diagnóstico dessas infecções, apresentam sensibilidade limitada e/ou demandam tempo prolongado para identificação das espécies infectantes. O emprego de técnicas moleculares, como a PCR em tempo real (qPCR) para a detecção de Candida diretamente em amostras clínicas, bem como a detecção de (1,3)- -D-glucana (BDG), tem sido relatado em diversas publicações, demonstrando resultados promissores. No entanto, a falta de padronização do método e de sua validação clínica, têm dificultado sua aplicação em laboratórios de rotina diagnóstica. Por outro lado, a técnica de espectrometria de massa do tipo MALDI-TOF possui elevada acurácia para identificação de micro-organismos e esta tecnologia tem sido empregada para detectar e identificar espécies de Candida diretamente em balões de hemocultura positivos, permitindo resultados em menor tempo e com menor custo. Este estudo teve como finalidade avaliar a acurácia de um ensaio qPCR para a detecção e identificação de cinco espécies de Candida, diretamente em amostras sanguíneas de 78 pacientes com hipótese diagnóstica de candidemia, atendidos em UCIs de três hospitais públicos da cidade de São Paulo. Foram também avaliados o ensaio para detecção de BDG em amostras séricas destes pacientes, e a técnica de MALDI-TOF para identificação das espécies de Candida. Os resultados mostraram que a identificação das espécies de Candida por MALDI-TOF foi concordante com as espécies isoladas das hemoculturas positivas em 90% dos casos, e obtida em 2-3 horas após a sinalização de positividade dos balões. Em relação à qPCR e ensaio de BDG, foi observado bom desempenho de ambos os ensaios nos 20 casos de candidemia comprovada pelas hemoculturas positivas, com positividade de 100% e 95%, respectivamente. A técnica molecular mostrou concordância de 100% com as culturas na identificação das espécies e, em quatro amostras desses pacientes (20%), foi detectada mais uma espécie de Candida além da isolada nas hemoculturas. Neste grupo, os valores de Cq variaram de17,8 a 35,8, e a mediana dos valores de BDG foi de 478,1 pg/mL. Nos casos de candidemia provável [44 pacientes com hemoculturas negativas, mas com sangue de cateter positivo para Candida (em 32 pacientes) e em outros sitios do organismo (em12 pacientes)], a qPCR detectou espécies de Candida em 14% dos casos nas amostras de sangue periférico. Nestas seis amostras, os valores de Cq variaram de 17,8 a 33,7, enquanto a mediana dos valores de BDG foi de 457,0 pg/mL. Nas demais amostras do grupo (26), a mediana dos valores de BDG foi de 131,2 pg/ml. Nos casos de candidemia possível (14 pacientes com suspeita clínica de candidemia, mas com todas as culturas para Candida negativas), a qPCR foi negativa em 100% e a BDG foi detectada em um caso; a mediana dos valores neste grupo foi de 62,5 pg/ml. Até onde vai nosso conhecimento, este é o primeiro estudo realizado no Brasil empregando estes ensaios em amostras de sangue de pacientes adultos mantidos em UCIs. Os resultados demonstraram que a técnica de qPCR permitiu a detecção das cinco espécies de Candida nos episódios de candidemia comprovada, além de detectar infecção pelo agente em seis casos prováveis, com resultados corroborados pela ensaio de BDG. Por outro lado, apesar do pequeno número de amostras analisadas, a negatividade da qPCR no grupo de candidemia possível, demonstra potencial valor preditivo negativo do ensaio, o que permitiria a suspensão de terapia antifúngica empírica em pacientes com menor risco de infecção. Também ficou demonstrado que o uso simultâneo dos ensaios molecular e de detecção de BDG pode contribuir para melhorar a acurácia do diagnóstico laboratorial não baseado em culturas para pacientes com risco para infecção por Candida. Entretanto, devido ao seu elevado custo, o ensaio de BDG não é disponível para a rotina diagnóstica laboratorial de centros médicos públicos ou privados no Brasil
Title in English
Laboratory diagnosis of candidemia in patients in intensive care units: performance of real-time PCR, (1,3)--D-glucan and MALDI-TOF detection methods
Keywords in English
Blood culture
Candida spp
Candidemia
Glucan 1,3-beta-glucosidase
Molecular biology
Mycology
Real-time polymerase chain reaction
Abstract in English
Systemic infections caused by Candida spp. represent an important cause of morbidity and mortality in patients admitted to intensive care units (ICU). Despite the growing importance of this yeast as an etiological agent of severe infections in critical clinical conditions, the performance of methods for early diagnosis remains a challenge in medical practice. Blood cultures, considered until today as the gold standard in diagnosing these patients, showed limited sensitivity and/or required a long time to identify the infecting species. The use of molecular techniques, such as real-time PCR (qPCR) for the detection of Candida directly in clinical samples, as well as the detection of (1,3)--D-glucan (BDG), has been reported in several publications, demonstrating promising results. However, the lack of standardization of the method and the clinical validation have hindered its application in routine of diagnostic laboratories. On the other hand, the MALDI-TOF type mass spectrometry technique has high accuracy for the identification of microorganisms and this technology has been used to detect and identify Candida species directly in positive blood culture flasks, allowing results in less time. and at a lower cost. This study aimed to evaluate the accuracy of a qPCR assay for the detection and identification of five Candida species, directly in blood samples from 78 patients with a diagnostic hypothesis of candidemia, treated at the ICUs of three public hospitals in hospitals in the city of São Paulo. The assay for detecting BDG in serum samples from these patients and the MALDI-TOF technique for identifying Candida species were also evaluated. The results showed that the identification of Candida species by MALDI-TOF was concordant with the species isolated from positive blood cultures in 90% of the cases and obtained in 2-3 hours after signaling the positivity of the balloons. Regarding qPCR and the BDG assay, good performance was observed for both assays in the 20 cases of candidemia confirmed by positive blood cultures, with positivity rates of 100% and 95%, respectively. The molecular technique showed 100% concordance with the cultures in the identification of the species and, in four samples from these patients (20%), one more species of Candida was detected in addition to the one isolated in the blood cultures. In this group, Cq values ranged from 17.8 to 35.8, and the median BDG value was 478.1 pg/mL. In cases of probable candidemia [44 patients with negative blood cultures, but with positive catheter blood for Candida (32 patients) and in other body sites (12 patients)], qPCR detected Candida species in 14% of the cases in the samples of peripheral blood. In these six samples, Cq values ranged from 17.8 to 33.7, while the median BDG values were 457.0 pg/mL. In the other samples of the group (26), the median of BDG values was 131.2 pg/ml. In cases of possible candidemia (14 patients with clinical suspicion of candidemia, but with all Candida cultures negative), qPCR was negative in 100% and BDG was detected in one case; the median value in this group was 62.5 pg/ml. To the best of our knowledge, this is the first study carried out in Brazil using these assays in blood samples from adult patients maintained in ICUs. The results showed that the qPCR technique allowed the detection of five Candida species in episodes of proven candidemia, in addition to detecting infection by the agent in six probable cases, with results corroborated by the BDG assay. On the other hand, despite the small number of analyzed samples, the qPCR negativity in the possible candidemia group demonstrates the potential negative predictive value of the assay, which would allow the suspension of empirical antifungal therapy in patients with a lower risk of infection. It has also been demonstrated that the simultaneous use of molecular and BDG detection assays can contribute to improving the accuracy of non-culture-based laboratory diagnosis for patients at risk for Candida infection. However, due to its high cost, the BDG assay is not available for routine laboratory diagnosis in public or private medical centers in Brazil
 
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Publishing Date
2023-07-03
 
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