Hygiëne: een kwestie van adequate monitoring als basis voor verbetering van de prestaties van het ziekenhuis

Transcriptie

1 een kwestie van adequate monitoring als basis voor verbetering van de prestaties van het ziekenhuis

2 TNO TNO verbindt mensen en kennis om innovaties te realiseren die een duurzame concurrentie positie van de industrie beoogt alsmede het welzijn van de samenleving Onafhankelijk, niet-gouvernementeel, objectieve R&D organisatie

3 TNO Microbiologie en systeem biologie Conventionele microbiologie met vernieuwende genomics technologie en fluorescentie gebaseerde analyses Conventionele Microbiologie Genomics technologie Fluorescentie analyse Hygiëne Desinfectie Processing Genome seq Transcriptomics RNA sequencing Metagenomics Microbiome Viability assessments

4 Verbetering hygiëne: de boodschap in een notendop Hygiëne - inperken risico s verspreiding MO infectiepreventie Hoe? Waar komt wat vandaan? Belangrijk of onbelangrijk? Meten microbiologisch onderzoek Correleren machine learning technologie Communicatie acceptatie / draagvlak Sturen optimaliseren oplossingen zoeken Evalueren iteratief proces

5 Meten microbiologisch onderzoek moleculaire diagnostiek Next generation sequencing Non-biased Onderscheidend vermogen/ nieuwe informatie Microarray / Chip Biased Meerdere targets Real-time PCR / andere snel-tests Biased 1 tot 4 targets

6 Next generation sequencing Gedetailleerde genoom informatie O.a. Virulentie, AB resistentie Gedetailleerde genexpressie informatie Response organisme op omgeving Samenstelling van populaties Bacterie populaties 16S Schimmel populaties (ITS / 18S)

7 Flora-linked Microbial Alert System for Hazards (FLASH) 1. monstername ID huid flora patiënt omgeving 100 DNA sequencing exploratief 0 Goed inzicht in risico s van patiënt omgeving Inzicht in antibiotica resistome van de patiënt / ziekenhuis mede als gevolg toepassing AB Acinetobacter Propionibacterium Corynebacterium Staphylococcus Brevibacterium

8 Huidige aanpak analyse AB-resistentie De huidige aanpak, is vaak gebaseerd op (selectieve) kweek Deze methode heeft een aantal nadelen: >70% van bijvoorbeeld fecale bacteriën is niet kweekbaar op agar platen De methode heeft beperkte gevoeligheid

9 Nieuwe DNA-gebaseerde onderzoek ABresistentie In FP7 EU Antiresdev* project heeft TNO een nieuwe methode opgezet voor onderzoek aan antibiotica op resistentie ontwikkeling in microbiota van darm en mondholte. De methode is gebaseerd op DNA sequencing, en levert een gedetailleerd inzicht in de dynamische veranderingen in de abundantie en structuur van Ab resistentie genen na blootstelling aan antibiotica. De methode is ingezet tijdens de vier humane antibiotica interventies (amox/ clinda / cipro / mino) uitgevoerd tijdens het Antiresdev project. *

10 resistome analyse aanpak Biologische monsters b.v feces / luchtwegen / huid / ICkamer Isolatie van DNA Analyse van DNA sequencing 16S en metagenoom Bio-informatica: Functionele analyse van sequentie data Veranderingen in abundantie van Ab R genen Veranderingen in Ab R hotspot gene mutaties Veranderingen in ribosomale gen mutaties gerelateerd aan Ab R

11 Ontologische weergave van het antibiotica resistoom Aangegeven: de hoofdgroepen van antibiotica resistentiegenen

12 Specific microbial Alert System for Hazards (SMASH) 1. Pangenome info pan-genome average genome E.coli voorbeeld Klebsiella / Ecoli ESBL VRE MRSA 4. ID van isolaat A B1 E core genome Chip of PCR S D B2 Target gericht 2. monstername Commensaal vs ziekteverwekkend Endemisch - Epidemisch Bron van contaminatie Transmissie/besmettingsroute Antibiotica resistentie (ESBL)

13 Correleren oorzakelijke verbanden leggen via machine learning Hoog dimensionale data presentatie Diverse, heterogene datasets Ongestructureerde (tijdsafhankelijke) data collecties met grafieken, figuren, tekst, DNA data, numerieke data, logistieke data, etc. Standard methoden leveren onbevredigende resultaten Wij ontwikkelen taak-specifieke machine learning algorithms om data te begrijpen en te gebruiken

14 Voorbeeld: Gevoeligheid voor ziekte bij jonge kinderen speelt de samenstelling van de microbiele populatie een rol? microorganismen hebben (normaliter) een nuttige functie voor de gastheer: - immune stimulatie - metabole functie Bepalen ze de individuele gevoeligheid voor ziekte of gezondheid? Biesbroek et al., 2014 Am J Resp Crit Care Med

15 Machine learning stelt ons in staat: Correlaties leggen Bestaande complexe informatie te structureren Causale verbanden te leggen en op juistheid te onderzoeken Betere modellen betere voorspelling betere markers voor sturing betere begrip in processen Basis voor het maken van keuzes en sturing

16 Workflow- Full package 23 april 2015 Site visit Report Consultant + ZH stafleden Check medewerkers/ faciliteiten/routing Monstername Gedetecteerd organisme Aard van organisme Bron van contaminatie Advies voor acties Communicatie met ZH Sample processing Bekend doelorganisme en /of eigenschap SMASH Specifc Microbial Alert System for Hazards Monster bewerking DNA isolatie DNA amplificatie Onbekend doelorganisme en /of eigenschap FLASH Flora Linked Microbial Alert System for Hazards

17 Sturen optimaliseren Op basis van overleg met ZH aangewezen staf gerichte keuzes maken keuzes antibiotica gebruik schoonmaak routine / regime protocollen routing vuil/schoon/patient/catering keuzes voor apparatuur keuzes ten aanzien van gedrag

18 Voorbeeld: gebruik van biociden Vanuit toxiciteit en toepassingsgebied keuzes te maken voor alternatieven Chemie: Waterstof peroxide / Organische zuren (lactaat) / Radicalen via elektrolyse van zoutwater / Koud plasma (oppervlakte desinfectie) Biologisch: Bacteriofagen (specifiek) / Enzymen (anti-biofilm) in combinatie met compatibele biocides (sifons) / Antimicrobiële peptiden Werkingsduur / - activiteit in relatie tot mate van vervuiling - + Antimicrobieel effect behandeling oppervlakken

19 Effecten van sub-biocide concentraties van desinfectantia op Listeria monocytogenes

20 Blootstelling Listeria monocytogenes aan biociden SAMPLE 1 SAMPLE 2 SAMPLE 3 SAMPLE 4 SAMPLE 5 SAMPLE 6 SAMPLE 7 SAMPLE 8 SAMPLE 9 SAMPLE 10 SAMPLE 11 SAMPLE 12 SAMPLE 13 SAMPLE 14 SAMPLE 15 SAMPLE 16 SAMPLE 17 SAMPLE 18 SAMPLE 19 SAMPLE 20 SAMPLE 21 SAMPLE 22 SAMPLE 23 SAMPLE 24 SAMPLE 25 SAMPLE 26 SAMPLE 27 SAMPLE 28 SAMPLE 29 SAMPLE 30 SAMPLE 31 SAMPLE 32 SAMPLE 33 SAMPLE 34 untreated t=0_rep1 untreated t=0_rep2 untreated t=1_rep1 untreated t=1_rep2 Actisan 5L 0.24mM_rep1 Actisan 5L 0.24mM_rep2 Actisan 5L 0.48mM_rep1 Actisan 5L 0.48mM_rep2 Actisan 5L 1.2mM_rep1 Actisan 5L 1.2mM_rep2 CPC mM_rep1 CPC mM_rep2 CPC 0.003mM_rep1 CPC 0.003mM_rep2 CPC 0.006mM_rep1 CPC 0.006mM_rep2 Halamid-d 2.8mM_rep1 Halamid-d 2.8mM_rep2 Halamid-d 5.6mM_rep1 Halamid-d 5.6mM_rep2 Halamid-d 14mM_rep1 Halamid-d 14mM_rep2 Herlisil 17.6mM_rep1 Herlisil 17.6mM_rep2 Herlisil 35.1mM_rep1 Herlisil 35.1mM_rep2 Herlisil 87.8mM_rep1 Herlisil 87.8mM_rep2 Suma Bac D mM_r Suma Bac D mM_r Suma Bac D mM_r Suma Bac D mM_r Suma Bac D mM_r Suma Bac D mM_r LLO1 LLO2 Expressie Listeriolysin O (LLO) hemolysin gen (virulentie factor) onderzocht. LLO gen komt goed tot expressie bij suboptimale concentratie van biocide Actisan and Herlisil, maar niet bij product als b.v. Halamid, SumaBac Keuze van desinfectans kan bepalend zijn voor virulentie ontwikkeling bij ziekteverwekkende micro-organismen

21 Samenvatting Vraagstukken Issues met het hygiëne regime Effecten proces, protocol en routing SMASH or FLASH Evaluatie efficiency van reiniging en desinfectie Evaluatie antimicrobiële oplossingen Ondersteuning risico inschatting en communicatie Toegevoegde waarde Exacte en begrijpelijk inzicht in gevaren Keuze van juiste aanpak Ondersteuning bij communicatie en implementatie Reductie: ZH infecties klachten Kosten

22 Acknowledgements TNO UMCU Frank Schuren Bart Keijser Jacques Kastelein Guus Roeselers Evgeni Tsivtsivadse Giske Biesbroek