Matrix Assisted Laser Desorption Ionization-Time of Flight Mass Spectrometry som verktyg för att detektera nedbrytning av Ceftolozan/Tazobaktam orsakad av karbapenemaser

• Main Author: Saad, Bessem
• Format: Others
• Language: Swedish
• Published: Örebro universitet, Institutionen för hälsovetenskaper 2020
• Subjects: MALDI-TOF MS; Ceftolozane/Tazobactam; carbapenemases; hydrolysis; decarboxylation; Ceftolozan/Tazobaktam; karbapenemaser; hydrolys; dekarboxylering; Biomedical Laboratory Science/Technology; Biomedicinsk laboratorievetenskap/teknologi
• Online Access: http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:oru:diva-84598

Under senare år har en särskilt hög resistensutveckling observerats hos gramnegativa bakterier inom familjen Enterobacteriaceae. Den främsta resistensmekanismen utgör produktion av så kallade "extended-spectrum β-lactamases" (ESBL) och särskilt oroväckande är karbapenemaser (ESBLCARBA) som har förmåga att bryta ner ett flertal olika grupper av β-laktamantibiotika. Matrix Assisted Laser Desorption Ionization-Time of Flight Mass Spectrometry (MALDI-TOF MS) har utforskats som metod för snabb detektion av karbapenemasaktivitet genom analys av nedbrytning av antibiotika. Syftet med denna studie var att utvärdera om MALDI-TOF MS kan användas som metod för att detektera enzymatisk nedbrytning av Ceftolozan/Tazobaktam samt att undersöka vilka enzymer som uppvisar nedbrytning av antibiotikan. Sju karbapenemasproducerande isolat och en β-laktamasnegativ kontrollstam användes i studien. Isolaten inkuberades 120 min respektive 270 min med antibiotika (1mg/ml) i en buffertlösning (0,08% ammoniumbikarbonat, pH 8). Efter centrifugering analyserades supernatanten med MALDI-TOF MS. Nedbrytning av Ceftolozan detekterades hos samtliga karbapenemasproducerande stammar, utom hos E. coli med NDM-1 produktion. Nedbrytningstoppar av Tazobaktam detekterades emellertid enbart hos stammar med OXA-48 och NDM-7 produktion. Tydligast nedbrytning sågs efter 120 min. För tydligare visualisering av nedbrytningstoppar bör metoden dock optimeras med avseende på matrix, buffert och antibiotikakoncentration. === In recent years, an alarming increase of antibiotic resistance has been observed in Gram-negative bacteria, classified in the family Enterobacteriaceae. The main resistance mechanism is the production of extended-spectrum β-lactamases (ESBL). Particularly worrisome is the production of carbapenemases (ESBLCARBA) due to their ability to hydrolyze a broad range of β-lactams. Recently, Matrix Assisted Laser Desorption Ionization-Time of Flight Mass Spectrometry (MALDI-TOF MS) has been investigated as a method for rapid detection of carbapenemase activity through observation of antibiotic degradation. The aim of this study was to investigate whether MALDI-TOF MS can be used as a method to detect degradation of Ceftolozane/Tazobactam as well as to examine which enzymes that possess the ability to hydrolyze the antibiotic. A total of seven carbapenemase-producing strains were used in the study. The experiment also included a β-lactamase-negative isolate as a negative control. The strains were incubated with antibiotic (1mg/ml) in a buffered solution (0,08% ammonium bicarbonate, pH 8) for 120 min and 270 min. The supernatant, after centrifugation, was analyzed by MALDI-TOF MS. All the carbapenemase-producing strains demonstrated hydrolysis of Ceftolozane, except for NDM-1 producing E. coli. However, mass peaks corresponding to the degradation of Tazobactam were only detected in strains producing OXA-48 and NDM-7. The degradation of Ceftolozane/Tazobactam was most apparent after 120 minutes. However, to better enable detection of mass peaks, further optimization is needed in regard to appropriate matrix, buffer and antibiotic concentration.