Оценка WASP

Многие лаборатории испытывают все возрастающий дефицит квалифицированного в области микробиологии персонала и лаборантов. Данная ситуация усугубляется не только увеличением скорости стандартного анализа, но и спросом на испытания, проводимые с эпидемиологической целью, например, в отношении метициллин-резистентного Staphylococcusaureus(3). Следовательно, имеет место повышенный интерес к автоматизации данного процесса, который позволит снизить спрос на рабочую силу для обработки образцов (7).

Существующие приборы микробиологической обработки включают аппараты для посева штрихом и посевные приборы. В настоящее время имеется три прибора для инокуляции и штрихования образцов: Дайнакон Инокулаб (модели LQ и LQH), биоМерье МикроСтрик и WASP.

Приборы Инокулаб предназначены для посева образцов мочи из одного типа контейнеров. Тип контейнера выбирается в момент покупки прибора. Дайнакон модель LQH, имеющийся в нашей лаборатории, вмещает в себя 38 неинокулированных чашек Ремел, т.е. возможен анализ либо 19 образцов без повторной загрузки при использовании двух чашек для каждого посева, либо 38 образцов без повторной загрузки при использовании одной чашки для каждого посева. Поскольку модель LQH имеет лишь один держатель для неинокулированных чашек, при использовании более одного вида чашек для посева необходимо добавить чашки. Приборы Инокулаб также могут использоваться только с целью штрихования.

Прибор МикроСтрик был выпущен в 2008 году (2). При его использовании для каждого образца требуется закупоренный одноразовый наконечник для пипетки, а для каждой чашки – один одноразовый пластмассовый аппликатор. Возможен посев в чашках одного либо двух видов, а аппликатор распределяет инокулят по всей площади стандартной 100-мм чашки или двойной чашки. Самая маленькая пипетка, подходящая для МикроСтрик, по размеру составляет 10 мкл, и необходимо удалить крышку с образца в тот момент, когда образец помещают в прибор. Если оставшуюся часть образца необходимо сохранить, нужно снова накрыть его после инокуляции в чашке (2).

Данное исследование представляет собой предварительную оценку нового прибора WASP. Данная оценка ограничивалась двумя типами контейнеров: пробирки Вакутейнер и ЕСваб. Оборудование, появившееся уже после проведения данного исследования, позволяет проводить испытания с использованием других типов контейнеров с образцами. Мы провели сравнение инокуляции образцов мочи в пробирках Вакутейнер с помощью WASP и Инокулаб LQH. В ходе данного исследования посев вручную не проводился, поскольку, согласно нашим внутренним стандартам валидации Инокулаб, результаты, полученные с использованием данного прибора, отличались большей воспроизводимостью, чем результаты, полученные при посеве вручную. Лью и др. также показали в лабораторных условиях, что прибор Инокулаб отличается большей точностью, чем посев вручную с помощью 1-мкл петли (5). Кроме того, имела место вариабельность объема образцов мочи, переносимых вручную (1). Мы также провели оценку точности результатов WASP в сравнении с субкультурами в бульонах Лим. И, наконец, было проведено сравнение ручного посева стандартных образцов, собранных в ЕСваб пробирки, с посевом, проведенным в WASP.

Результаты, полученные с помощью Инокулаб и WASP в отношении посева образцов мочи, были сопоставимы для образцов, культивированных с помощью 1-мкл и 10-мкл петель. Любопытен тот факт, что в четырех образцах, посеянных 1-мкл петлей, выросло большое количество патогена в концентрации 10⁴-10⁵ КОЕ/мл в обеих культурах WASP (два – Enterococcusspp. и по одному – Klebsiellapneumoniaeи бета-гемолитический стрептококк), а посев Инокулаб показывал наличие смешанной или множественной микрофлоры. Аналогичным образом, в одном образце, культивированном 10-мкл петлей, вырос Enterococcussp. в концентрации 10³-10⁴ КОЕ/мл в обеих культурах WASP и смешанная микрофлора – в образце, культивированном в Инокулаб.

Существует несколько возможных объяснений различий в результатах в образцах WASP и Инокулаб: (i) случайные различия в числе КОЕ вблизи контрольных точек относительно данных микроорганизмов, (ii) неудачный захват образца петлей (потеря мениска) и (iii) более однородное приготовление образца в одном приборе по сравнению с другим. Различия между функционированием Инокулаб и WASP говорят в пользу последних двух вариантов. В WASP встроена камера, определяющая наличие капель внутри инокулирующей петли после забора образца. Если образец не обнаруживается, петля возвращается в пробирку повторно; при необходимости, так же поступают в третий раз. Если камера не может снова определить каплю, пробирку выбрасывают. Инокулаб не имеет датчика для определения захвата образца петлей. Второе различие между приборами состоит в приготовлении образца перед его забором. Согласно руководству пользования Инокулаб, образец необходимо взболтать, прежде чем поместить в прибор, однако в нем не указано, как именно нужно взбалтывать образец. WASP же имеет вихревую мешалку, которая энергично встряхивает пробирку с мочой до ее забора. Точная причина наблюдаемых различий до конца не ясна; тем не менее, возможность подтвердить фактическое наличие образца в петле для инокуляции, а также энергичное встряхивание до посева образца теоретически являются преимуществами использования WASP в сравнении с Инокулаб.

Разумеется, необходимо проведение исследований по оценке скорости, производительности и сокращения трудоемкости WASP. В период проведения данного предварительного изучения требовалось 27 минут на посев образцов в WASP из 24 пробирок Вакутейнер в две чашки каждый, тогда как в случае применения Инокулаб требовалось 24 минуты для посева образцов из 24 пробирок Вакутейнер в две чашки. Мы ожидаем получения дополнительных данных после полной валидации и обновления программного обеспечения Санкуэст Лаборатори Информейшн Систем.

Также имеются значимые различия в производительности между Инокулаб и WASP. Дайнакон Инокулаб модель LQH, используемый в нашей лаборатории, держит 38 неинокулированных чашек Ремел, тогда как WASP – 378 чашек Ремел. Поскольку в Дайнакон Инокулаб модель LQH встроен лишь один держатель для неинокулированных чашек, при использовании более одного вида чашек для посева требуются дополнительные чашки. При использовании одной чашки этого не требуется. Дайнакон Инокулаб модель LQ имеет два держателя для инокулированных сред, что позволяет использовать по одному держателю для каждого из двух видов сред для каждого образца. WASP имеет девять держателей, на каждом крепится 42 чашки Ремел, поэтому в один заход можно загружать девять видов сред. Один и тот же вид сред можно загружать на несколько держателей. Например, если в лаборатории используется кровяной агар для большинства видов образцов, можно, например, загрузить три держателя с кровяным агаром и меньше держателей другими видами сред.

В ходе проведенной нами оценки WASP не возникало проблем с субкультурами бульонов на засеваемых средах. С помощью 10-мкл петли WASP стабильно продуцировал изолированные колонии. Для данного исследования бульоны Лим переносились в пустые пробирки ЕСваб. На наш взгляд, вряд ли лаборатории сделают его использование стандартной практикой. Вариантом решения данной проблемы может стать обработка бульонов в пробирках меньшего размера компанией Копан и/или другим производителем или изменение программного обеспечения WASP для возможности анализа более высоких пробирок.

Хотя наша оценка WASP для посева стандартных культур ограничивалась 113 образцами, полученные результаты были сопоставимы с таковыми при ручном посеве. Мы разработали трехгранный вариант штрихования при помощи 30-мкл петли, который применялся ко всем образцам. WASP обладает возможностью обрабатывать контейнеры разных размеров. «Челюсти» робота имеют три варианта настройки для захвата контейнеров трех размеров. Имеются три стыковочных станции (стыковочная станция держит дно контейнера во время снятия колпачка), которые также размещают в себе контейнеры трех размеров. Стыковочную станцию можно выгрузить из прибора. WASP имеет два приспособления для удаления колпачков. Один плотно зафиксирован и предназначен для пробирок с мочой Вакутейнер. Другие варианты приспособлений для удаления колпачков можно установить во вторую станцию удаления колпачков, в том числе приспособление для удаления колпачков с пробирок ЕСваб. С целью данного исследования мы использовали устройство для удаления колпачков и стыковочную станцию, предназначенные для пробирок ЕСваб. В период данной оценки мы не сталкивались с проблемами открывания и закрывания пробирок Вакутейнер либо ЕСваб. Далее устанавливался интерфейс между WASP и системой Санкуэст Лаборатори Информейшн Систем. Несмотря на пригодность к функционированию, она еще подлежит полной валидации. В отличие от МикроСтрик и подобно Инокулаб, WASP не требует одноразовых материалов для посева. Возможность посева с помощью 1- либо 10-мкл петли позволяет лабораториям гибко подходить к достижению различных клинических задач (4, 6).

Единственной механической проблемой, с которой мы столкнулись во время исследования, был сгоревший сжигатель, который был заменен. Отмечалось несколько проблем, которые систематически устранялись компанией Копан по мере появления. Все проблемы были устранены.

Данное исследование представляет собой предварительную оценку нового прибора WASP. По мере расширения его использования на других видах образцов мы стараемся оптимизировать производительность для каждого вида образцов. При стандартном использовании пробирок ЕСваб производился посев вручную с помощью одноразовой пипетки емкостью около 28 мкл/капля. Каждый фрагмент среды получает 1 каплю инокулята, а при анализе образцов, требующих окрашивания по Граму, каплю помещают на предметное стекло. Предположительно, аналогичный процесс имеет место при использовании WASP, с приготовлением всех необходимых предметных стекол перед загрузкой контейнеров в WASP для посева. Важно понимать, что единственный вид тампонов, который можно культивировать в WASP - это тот, на котором образец переносится в жидкую фазу. ЕСваб – в настоящее время единственный подходящий для этого вид. ЕСваб дороже стандартных тампонов для обработки ран, и в лабораториях, не использующих ЕСваб, такое увеличение затрат должно быть включено в производственный бюджет WASP.

Вероятнее всего, относительное число образцов, которые может культивировать лаборатория с помощью WASP, будет в значительной степени зависеть от объема образцов для определенного анализа и среды, необходимой для определенного образца и анализа. Например, если каждый день лаборатория осуществляет посев в среднем пяти образцов определенного вида, и для данного анализа требуется среда, не используемая при выполнении других анализов, удаление среды с держателей и добавление требуемой среды в держатели может быть нерациональным. Следует учитывать, что существующий метод работы WASP предназначен для тестирования партий, а не для испытания случайных партий.

Здесь представлен отчет о первой оценке нового прибора для обработки микробиологических образцов WASP. Производительность прибора весьма многообещающа и обладает возможностями по автоматизации процесса анализа микробиологических образцов, которая до настоящего времени была невозможна. Необходимо проведение дополнительных исследований в этой и других лабораториях для полного изучения возможностей данного прибора.

 

Данное исследование проводилось при поддержке Копан, Инк.