Syndromic molecular testing in adults hospitalized for suspected community-acquired pneumonia

Abstract

Den mikrobielle etiologien hos pasienter med samfunnservervet lungebetennelse (CAP) blir ofte ikke avklart på grunn av utilstrekkelige mikrobiologiske metoder og vanskeligheter med å skaffe prøver fra nedre luftveier. Rask påvisning av luftveismikrober kan potensielt redusere unødvendig bruk av empirisk antimikrobiell behandling og øke andelen pasienter som får mikrobiologistyrt behandling. Moderne syndrombaserte PCR-paneler muliggjør rask deteksjon av både virale- og bakterielle luftveismikrober. CAPNOR Feasibility studien undersøkte gjennomførbarheten av flere viktige ledd fra vår planlagte CAPNOR RCT (Paper I). Studien viste at det var mulig å skaffe nedre luftveisprøver fra CAP pasienter allerede i akuttmottaket. Ved bruk av et syndrombasert PCR-panel, fant vi betydelig flere luftveismikrober på kortere tid, sammenliknet med bruk av standard metoder, noe som indikerer at det er mulig å oppnå mikrobiologiske resultater allerede i akuttmottaket. Vår CAPNOR RCT fokuserer på andelen som mottar mikrobiologistyrt behandling og tiden det tar. Prøver fra nedre luftveier ble randomisert til testing med kun standardmetoder eller med tillegg av et syndrombasert PCR-panel (Paper II). COVID-19 pandemien traff Norge da vi skulle starte vår RCT, noe som resulterte i forsinket start av studien og behov for justeringer av protokollen. I denne unike situasjonen valgte vi å undersøke pandemiens potensielle implikasjoner på både antall sykehusinnleggelser og detekterte mikrober hos pasienter med mistenkt CAP, ved å sammenlikne pasienter inkludert før og etter utbruddet av COVID-19 (Paper III). Smitteverntiltak relatert til COVID-19 forverret utfordringene med prøvetakning fra nedre luftveier ytterligere. Dette bidro til en studie som viste at testing av halsprøver med et syndrombasert PCR-panel oppdaget de vanligste bakterielle luftveismikrober med høy positiv og negativ prosentvis overensstemmelse sammenlignet med testing av nedre luftveisprøver (Paper IV). Dette antyder at halsprøver analysert av et syndrombasert PCR-panel kan representere en alternativ metode for rask mikrobiologisk testing i akuttmottaket. Oppsummert har våre studier demonstrert at det er mulig å oppnå omfattende mikrobiologiske resultater hos en stor andel CAP pasienter få timer etter innleggelse. Fremtidige studier av syndrombaserte PCR-paneler bør fokusere videre på kliniske endepunkter, kostnadseffektivitet og utvikling av implementeringsstrategier for innføring i klinisk praksis.

The microbial etiology of patients with community-acquired pneumonia (CAP) is often not established due to insufficient methods for microbial detection and difficulties in obtaining lower respiratory tract (LRT) samples. Early microbial detections could potentially reduce unnecessary empirical antimicrobial treatment and improve the proportion of patients receiving pathogen-directed treatment. Recently introduced syndromic PCR-based panels enable rapid detection of both viral- and bacterial pathogens. The CAPNOR Feasibility study (Paper I) was initiated with a view to informing the design of a planned RCT and demonstrated that obtaining LRT samples from CAP patients in the emergency department (ED) was feasible. The microbial yield and time to results improved significantly by using a syndromic PCR-based panel compared to standard methods, indicating that it is possible to obtain microbiological results already in the ED. In the CAPNOR RCT, LRT samples were randomized to testing by either standard methods alone or with the addition of syndromic PCR-based testing, focusing on the time to, and provision of pathogen-directed treatment in CAP patients (Paper II). When we were about to initiate the CAPNOR RCT, Norway faced the COVID-19 pandemic, resulting in a delayed start, with mandatory adjustments needed in the protocol. Faced with this unprecedented situation, we evaluated the pandemic’s potential implications on both hospital admissions and microbial detections in patients with suspected CAP, i.e., before and after the outbreak of COVID-19 and the subsequent strict infection control measures (Paper III). Moreover, the COVID-19-related infection control measures further hampered the difficulties of LRT sampling. This fostered a study where we demonstrated that syndromic PCR-based testing of oropharyngeal (OP) swabs could detect the most common bacterial CAP pathogens with high positive and negative percent agreement compared with testing of LRT samples (Paper IV). These findings suggest that OP swabs analyzed by a syndromic panel could represent an alternative approach for rapid microbiological testing in the ED. In conclusion, our studies have demonstrated an ability to provide close to real-time microbiological results for CAP patients. Future studies should focus on the impact of rapid syndromic testing in terms of clinical outcomes, cost-effectiveness, and the development of implementation strategies to facilitate integration into clinical practice.