Viktig informasjon angående påvisning av OXA-244 karbapenemase-produserende E. coli

Vi viser til tidligere nyhet angående  utbrudd av OXA-244 karbapenemase-produserende E. coli sekvenstype (ST) 38 ved de mikrobiologiske laboratoriene i Haugesund og Bergen.

OXA-244 er en Ambler klasse D serin β-laktamase som tilhører OXA-48 gruppen av karbapenemaser [1]. OXA-48 karbapenemaser karakteriseres av høygradig aktivitet mot penicilliner (f. eks. temocillin og piperacillin), begrenset eller ingen aktivitet mot ekstendert-spektrum cefalosporiner (f. eks. ceftazidim og cefotaksim) og lav-gradig aktivitet mot karbapenemer (f. eks. meropenem og imipenem). Videre blir ikke OXA-48 karbapenemaser hemmet av klassiske β-laktamase hemmere som klavulansyre og tazobaktam.

OXA-244 skiller seg fra OXA-48 med en aminosyre variasjon som fører til nedsatt aktivitet mot karbapenemer og temocillin [2]. Dette fører til diagnostiske utfordringer.

K-res har utført en utvidet analyse av isolatene tilhørende utbruddet og andre OXA-244-produserende E. coli ST38 identifisert i Norge. Totalt ble 17 isolater undersøkt. Vi ønsker her å informere laboratoriene om utfordringene med påvisning av OXA-244-produserende E. coli.

Påvisning i kliniske prøver: Alle isolater hadde en meropenem sonediameter (22-26 mm) som i henhold til kliniske brytningspunkter kategoriseres som følsom. Alle isolatene oppfyller anbefalt meropenem disk diffusjons screeningsbrytningspunkt (sonediameter <28 mm) for videre undersøkelse på eventuell karbapenemase-produksjon. Seks isolater hadde en meropenem sonediameter på 25-26 mm, men faller innenfor ESBL-CARBA algoritmen siden isolatene er resistente mot piperacillin-tazobaktam. Alle isolatene var resistente mot piperacillin-tazobaktam (sonediameter 7-12 mm/MIC 64 - >64 mg/L).

MIC bestemmelse med mikrobuljongfortynning viste at alle isolatene oppfylte NordicAST algoritmen (meropenem MIC > 0,125 mg/L) for screening av karbapenemase-produksjon. Meropenem MIC varierte fra 0,25 – 1 mg/L. Som for disk diffusjon ble alle isolatene kategorisert som følsomme i henhold til kliniske brytningspunkter. I en nylig publisert undersøkelse fra ECDC uttrykte 88,2% av E. coli ST38 OXA-244 isolater en meropenem MIC over screeningsbrytningspunkt (>0.125 mg/L) [3].

I NordicAST algoritmen baserer videre påvisning seg på synergi mellom meropenem og β-laktamase inhibitorer samt temocillin resistens. OXA-48 isolater skal ifølge algoritmen ikke vise synergi med β-laktamase inhibitorer og uttrykke en temocillin MIC >128 mg/L eller sonediameter <12 mm.

Som forventet ble det ikke observert synergi mellom meropenem og β-laktamase inhibitorer, men flere av isolatene oppfyller ikke kravet for OXA-48 produksjon i forhold til temocillin følsomhet. Alle isolatene viste en temocillin MIC på <256 mg/L (32-128 mg/L). Ni av 17 isolater hadde en sonediameter > 12 mm. Det er kjent at OXA-244 har en lavere hydrolyse-aktivitet mot temocillin enn andre OXA-48 varianter som kan forklare den relativt lave temocillin-MIC [4].

Alle isolatene ble også testet med VITEK2 (AST kort N384). Elleve av 17 isolater viste en VITEK MIC for meropenem på ≤ 0,25 mg/L. Disse isolatene ble av VITEK algoritmen tolket som «ESBL». De andre seks isolatene hadde en VITEK MIC for meropenem på 0,5 – 1 mg/L og ble tolket som «karbapenemase». Dette anses som svært lav følsomhet for påvisning av OXA-244 produserende E. coli.

Påvisning fra screeningsskåler: Nye studier viser stor forskjell i kromogene medier sine egenskaper [4,5]. Emeraud C et al. testet 101 OXA-244 produserende E. coli på tre forskjellige kromogene medier designet for påvisning av karbapenemase-produserende Enterobacterales. Studien fant følgende sensitivitet: ChromID CARBA SMART (bioMériéux) 14%, Brilliance CRE (Thermo Fisher) 54% og mSuperCARBA (CHROMagar) 99%. Årsaken til denne store forskjellen er sannsynligvis forskjeller i konsentrasjoner av temocillin og/eller karbapenemer i mediet.

En stor andel av OXA-244 produserende E. coli ST38 har også ESBL-A enzymer, som i hovedsak tilhører CTX-M-27 eller CTX-M-14. Emeraud et al. viser at 77-78% av isolatene også vokser på ESBL screening medier (Brilliance ESBL – Thermo Fisher og ChromID BLSE – bioMériéux) [4].

OXA-244 kan påvises med immunokromatografi-tester som NG-Test CARBA5 (NG-Biotech) [5] og RESIST OKN K-SeT (CORIS BioConcept) [6], samt med Xpert Carba-R v2 (Cepheid) [7].

Konklusjon: På grunn av den raske og omfattende spredningen av OXA-244-produserende E. coli i Europa [3-5, 8-10], er det viktig at laboratoriene benytter egnede metoder for påvisning av karbapenemase-produserende Gram-negative. Resultatene viser at disk diffusjons metoden sannsynligvis er den mest pålitelige metoden for å mistenke OXA-244 karbapenemase-produserende E. coli. Ved bruk av VITEK2 eller andre semi-automatiserte metoder anbefales det inntil videre å teste isolater som kommer ut som ESBL eller som er piperacillin-tazobaktam resistente med meropenem disk diffusjon på karbapenemase-produksjon.

Laboratoriene må også forsikre seg om at screeningsmedier som benyttes vil påvise OXA-244 isolater. Kontrollstammer kan tilsendes fra K-res. Vekst på ESBL-A screeningmedier anbefales testet for meropenem følsomhet med disk diffusjon for å oppdage evt. karbapenemase-produksjon.

De supplerende testene for påvisning av karbapenemase-produksjon viser variable resultater. Det er derfor viktig at laboratoriene sender isolater til K-res ut fra gjeldende kriterier .  Kriteriene baserer seg på meropenem screeningsbrytningspunkt anbefalt av EUCAST, og ikke resultater av supplerende tester.

Referanser:

1. Pitout JDD, Peirano G, Kock MM, Strydom KA, Matsumura Y. The global ascendency of OXA-48 type karbapenemases. Clin Microbiol Rev. 2019 Nov 13;33(1):e00102-19. doi: 10.1128/CMR.00102-19.
2. Potron A, Poirel L, Dortet L, Nordmann P. Characterisation of OXA-244, a chromosomally-encoded OXA-48-like β-lactamase from Escherichia coli. Int J Antimicrob Agents. 2016 Jan;47(1):102-3. doi: 10.1016/j.ijantimicag.2015.10.015. 
3. European Centre for Disease Prevention and Control. OXA-244-producing Escherichia coli in the European Union/European Economic Area and the UK since 2013. 18 February 2020. ECDC: Stockholm; 2020
4. Emeraud C, Biez L, Girlich D, Jousset AB, Naas T, Bonnin RA, Dortet L.  Screening of OXA-244 producers, a difficult-to-detect and emerging OXA-48 variant? J Antimicrob Chemother. 2020 Aug 1;75(8):2120-2123. doi: 10.1093/jac/dkaa155.
5. Masseron A, Poirel L, Falgenhauer L, Imirzalioglu C, Kessler J, Chakraborty T, Nordmann P. Ongoing dissemination of OXA-244 carbapenemase-producing Escherichia coli in Switzerland and their detection. Diagn Microbiol Infect Dis. 2020 Jul;97(3):115059. doi: 10.1016/j.diagmicrobio.2020.115059.
6. Glupczynski Y, Jousset A, Evrard S, Bonnin RA, Huang TD, Dortet L, Bogaerts P, Naas T. Prospective evaluation of the OKN K-SeT assay, a new multiplex immunochromatographic test for the rapid detection of OXA-48-like, KPC and NDM carbapenemases. J Antimicrob Chemother. 2017 Jul 1;72(7):1955-1960. doi: 10.1093/jac/dkx089.
7. Dortet L, Fusaro M, Naas T. Improvement of the Xpert Carba-R Kit for the detection of carbapenemase-producing Enterobacteriaceae. Antimicrob Agents Chemother. 2016 May 23;60(6):3832-7. doi: 10.1128/AAC.00517-16. Print 2016 Jun.
8. Falgenhauer L, Nordmann P, Imirzalioglu C, Yao Y, Falgenhauer J, Hauri AM, Heinmüller P, Chakraborty T; MRE Network Mittelhessen. Cross-border emergence of clonal lineages of ST38 Escherichia coli producing the OXA-48-like carbapenemase OXA-244 in Germany and Switzerland. Int J Antimicrob Agents. 2020 Sep 9:106157. doi: 10.1016/j.ijantimicag.2020.106157. Online ahead of print.
9. Kremer K, Kramer R, Neumann B, Haller S, Pfennigwerth N, Werner G, Gatermann S, Schroten H, Eckmanns T, Hans JB. Rapid spread of OXA-244-producing Escherichia coli ST38 in Germany: insights from an integrated molecular surveillance approach; 2017 to January 2020. Euro Surveill. 2020 Jun;25(25):2000923. doi: 10.2807/1560-7917.ES.2020.25.25.2000923.
10. Hammerum AM, Porsbo LJ, Hansen F, Roer L, Kaya H, Henius A, Møller KL, Justesen US, Søes L, Røder BL, Thomsen PK, Wang M, Søndergaard TS, Holzknecht BJ, Østergaard C, Kjerulf A, Kristensen B, Hasman H. Surveillance of OXA-244-producing Escherichia coli and epidemiologic investigation of cases, Denmark, January 2016 to August 2019. Euro Surveill. 2020 May;25(18):1900742. doi: 10.2807/1560-7917.ES.2020.25.18.1900742.

For spørsmål ta kontakt med Ørjan Samuelsen (orjan.samuelsen@unn.no ), Arnfinn Sundsfjord (arnfinn.sundsfjord@uit.no ) eller K-res@unn.no