法国流行病学背景下新型专家规则(expert rules)用于产碳青霉烯酶肠杆菌目(Carbapenemase-Producing Enterobacterales, CPE)检测与分型鉴别的评价

摘要：碳青霉烯酶产生产肠杆菌目（Carbapenemase-producing Enterobacterales, CPE）日益增加的流行率要求可靠的检测工具。本研究评估了VITEK 2 高级专家系统（Advanced Expert System, AES）——一种结合VITEK 2 药敏试验（Antimicrobial Susceptibility Testing, AST）结果的软件判读程序——对于CPE检测的性能，以及BIOART专家规则鉴定碳青霉烯酶类型的能力。采用VITEK 2（N436 + XN28 卡片）及纸片扩散法（Disk Diffusion, DD）对244株代表法国流行病学特征的菌株进行药敏试验，包括145株CPE、51株非CPE碳青霉烯耐药肠杆菌目（Carbapenem-Resistant Enterobacterales, CRE）和48株非CRE。针对已知难以检测的36株OXA-244/484产酶株评估了专用OXA-244/484规则。结果显示，VITEK 2 N436/AES与法国微生物学会抗生素委员会（Comité de l'Antibiogramme de la Société Française de Microbiologie, CA-SFM）算法在CPE检测中灵敏度（93.8% vs 97.2%）和特异度（53.5% vs 49.5%）相近。多数检测错误涉及OXA-244/484产酶株。应用专用OXA-244/484规则可实现100%检出。BIOART规则对仅含单一碳青霉烯酶类且无其他机制报告的83株正确判定类别，30株正确判定但附带额外机制报告，6株未给出碳青霉烯酶类别，5株误判类别。12株超出BIOART规则范围（IMI或多重碳青霉烯酶）。NDM产酶株中单一正确分类率达97.5%，OXA-48-like产酶株54.5%，VIM产酶株57.1%。所有KPC产酶株均被正确识别为KPC，但系统均同时报告碳青霉烯通透降低，未能实现单一明确分型。整合的VITEK 2 AES/BIOART方案为CPE筛查与分型提供了高效途径，尤其适用于NDM和KPC产酶株。

论文解读：法国流行病学背景下VITEK 2 AES联合BIOART专家规则检测与分型产碳青霉烯酶肠杆菌目(CPE)的评价

该研究由法国研究人员开展，相关成果发表于《Journal of Clinical Microbiology》。

一、研究背景与目的

产碳青霉烯酶肠杆菌目（Carbapenemase-Producing Enterobacterales, CPE）因治疗选择极为有限且传播迅速，已成为重大公共卫生问题。除碳青霉烯类（Carbapenems）外，CPE通常还对β-内酰胺类（包括ESBL底物如头孢噻肟、头孢曲松、头孢他啶、头孢吡肟）及其他类抗生素耐药。CPE的快速可靠检测对流行病学监测、感染控制及患者管理（指导新型抗CPE药物使用）至关重要。近年来欧洲出现了OXA-48-like变体——OXA-244和OXA-484，其对碳青霉烯类和替莫西林（Temocillin）水解活性弱，常规表型检测极易漏检。生物梅里埃（bioMérieux）VITEK 2 高级专家系统（Advanced Expert System, AES）可基于近似最低抑菌浓度（MIC_VITEK）自动识别耐药表型（如产碳青霉烯酶或碳青霉烯类通透性降低），但不指明酶型。CARBA BIOART规则弥补此不足，可通过AST数据推断碳青霉烯酶类别（OXA-48-like、KPC、金属β-内酰胺酶Metallo-β-Lactamase, MBL）。既往美国研究因OXA-48-like菌株少且非CPE CRE（碳青霉烯耐药但非产酶肠杆菌目）数量有限，结果难以外推至欧洲。因此，研究人员旨在法国流行病学背景下，评价VITEK 2 AES与BIOART规则联用方案（VITEK 2 AES/BIOART solution）对CPE筛查及碳青霉烯酶分型的能力，并与CA-SFM（Comité de l'Antibiogramme de la Société Française de Microbiologie）纸片扩散算法比较。

二、主要技术方法

研究人员使用法国国家抗生素耐药参比中心提供的244株临床分离株（145株CPE、51株非CPE CRE、48株非CRE，2023年4—12月收集），CPE按法国流行分布选取并由全基因组测序（Whole-Genome Sequencing, WGS）确认耐药基因（ResFinder v4.7.2鉴定，PubMLST作MLST），非CRE依据表型专家判定。另独立收集36株OXA-244/OXA-484产酶株（2024年4—6月）验证专用规则。所有菌株经MALDI-TOF鉴定，行VITEK 2 N436（尿卡）和XN28（MDR卡）AST及纸片扩散法。VITEK 2 AES（v9.03.4）判读N436和/或XN28所得MIC表型，联用XN28时激活BIOART规则对指定菌种（大肠埃希菌 Escherichia coli、克雷伯菌属 Klebsiella spp.、产气肠杆菌复合群 Enterobacter cloacae complex、粘质沙雷菌 Serratia marcescens、弗劳地柠檬酸杆菌 Citrobacter freundii）依据多种β-内酰胺MIC及美罗培南/美罗培南-瓦博巴坦比值预测碳青霉烯酶类型。针对大肠埃希菌厄他培南MIC_VITEK=0.25 mg/L增设专用OXA-244/484规则。CA-SFM算法依据头孢他啶-阿维巴坦、替莫西林、美罗培南或亚胺培南抑菌圈直径判定。统计学计算灵敏度、特异度及95%置信区间，McNemar检验比较方法差异（Stata 17.0）。

三、研究结果

菌株收集与分子特征（Characterization of the bacterial collection）

244株菌涵盖肺炎克雷伯菌（n=80）、大肠埃希菌（n=79）、产气肠杆菌复合群（n=45）等。145株CPE中OXA-48-like为主（n=71，含OXA-48、OXA-244、OXA-181、OXA-484等），MBL占37.9%（NDM n=40，VIM n=14，IMP n=1），KPC n=6，IMI n=2，多重产酶11株。非CPE CRE以CTX-M型ESBL（33.3%）和高水平AmpC（19.6%）为主；非CRE多为ESBL产酶株（89.6%）。WGS确认CPE及非CPE CRE基因型，非CRE未测序仅凭表型归类。

碳青霉烯酶产酶检测（Detection of carbapenemase production）

VITEK 2 N436单卡、VITEK 2 N436+XN28（AES/BIOART方案）与CA-SFM算法的CPE检出灵敏度分别为93.8%（136/145）、95.2%（138/145）和97.2%（141/145），无统计学显著差异（P=0.096和0.27）；对非CPE CRE特异度分别为53.5%、52.5%、49.5%，亦无显著差异；对非CRE特异度分别为97.9%、95.8%、100%。VITEK 2误报非CPE主要来自产ESBL+高水平AmpC且厄他培南MIC临界值的产气肠杆菌复合群。按酶型分析：KPC全被VITEK 2 N436检出（CA-SFM漏1株）；MBL检出率三者相当（VITEK 2 N436漏3株VIM-1）；OXA-48-like中CA-SFM漏1株OXA-244，VITEK 2 N436和AES/BIOART各漏5株（4株OXA-244大肠埃希菌+1株OXA-484大肠埃希菌）。其中3株OXA-244/OXA-484产酶株厄他培南MIC_VITEK=0.25 mg/L，提示可借专用规则捕获。

碳青霉烯酶类型判定（Determination of carbapenemase type）

初筛N436检出136株（93.8%）CPE进入XN28+BIOART分型流程。BIOART对66株待测OXA-48-like产酶株中36株（54.5%）给出唯一正确类别，24株（36.3%）正确但伴附加机制（多为"碳青霉烯通透性降低"），3株未分型，3株误判；40株NDM产酶株中39株（97.5%）被唯一正确归为MBL，1株误报；14株VIM产酶株中8株（57.1%）唯一正确归为MBL，2株未分型，1株误判为OXA-48-like，其余仅检出表型未分型；6株KPC全被正确提示KPC但均伴"碳青霉烯通透性降低"共存报告，无唯一明确分型；唯一IMP产酶株报告为未分型碳青霉烯酶；IMI及多重产酶株（10株，多含MBL）超规则范围，9株仅报MBL，2株报未分型。非CPE CRE中15株被N436误判为疑似CPE并进入分型，多数为未分型或误判OXA-48-like。

VITEK 2 BIOART OXA-244规则验证（Validation of VITEK2 BIOART OXA-244 rule）

主队列中10株OXA-244和8株OXA-484里有5株被N436漏检。对独立36株OXA-244/OXA-484集合，N436单卡灵敏度94.4%（34/36），加用专用OXA-244/484规则后灵敏度达100%（36/36），优于CA-SFM算法之83.3%（30/36）。加做XN28激活BIOART规则后，80.5%（29/36）提出OXA-48-like类别（含不同组合的正确类别±附加机制）。

四、讨论与结论总结

研究人员指出，VITEK 2 N436卡联合AES对CPE初筛灵敏度（93.8%）与CA-SFM纸片扩散算法（97.2%）相当，两者对非CPE CRE特异度均偏低（因非产酶CRE常伴碳青霉烯MIC升高致假阳性），但对非CRE特异度高。漏检主要源于低水解活性酶（OXA-244、OXA-484、VIM-1），专用OXA-244/484规则可消除此类漏检。N436泌尿卡联合AES可作一线CPE筛查工具，疑诊时追加XN28激活BIOART规则可同步获完整AST谱与碳青霉烯酶预测类型。BIOART规则对NDM产酶株单一正确分型率极高（97.5%），KPC全被正确识别但伴通透性降低共存提示，OXA-48-like多数可正确提示但常伴附加机制使单一明确分型比例偏低（54.5%），VIM分型率较低（57.1%唯一正确），IMI及多重产酶超范围未专门定义。该整合方案可在单一步骤内提供CPE筛查、分型及广谱抗生素MIC_VITEK，辅助治疗决策并减少确证试验成本。局限包括菌株具法国流行病学代表性、CRE高耐药致无法计算PPV/NPV、CA-SFM未加氯唑西林抑制AmpC可能微影响部分结果。未来应将碳青霉烯酶类别判定直接整合入AES以简化报告，并需真实世界验证以适应各地流行病学。

综上，研究人员得出结论：整合VITEK 2 AES与BIOART专家规则的方案为法国流行病学背景下CPE表型筛查与碳青霉烯酶类别预测提供了准确快速的手段，特别适用于NDM与KPC产酶株的检测分型；针对难检OXA-244/OXA-484变体的专用规则显著弥补了原有检测盲区，具有重要临床诊断价值。