全实验室自动化——快速检测和鉴定微生物及其耐药性

文章摘要

全实验室自动化（TLA）临床标本的处理

培养基平板的培养和成像

培养基平板的检验

实施和应用

前言提要

     19世纪早期发展起来的自动化工业一方面是为了提高生产性能，降低成本，另一方面是为了工人的安全利益考虑。信息技术使自动化得到快速发展，自动化能够减轻人们繁琐的体力劳动和重复性劳动，还能够给企业在不增加员工的情况下提高了生产率，同时企业降低了运营成本，提高了产品利用率，提高了生产效率，操作还具有可靠性。大家虽然认识到自动化有许多好处，但自动化也面临诸多现实问题。目前自动化几乎在所有的行业中都得到了有效实施应用，包括医学实验室。

01全实验室自动化临床标本的处理

     TLA（Total Lab Automation）可以提高效率和样本可追溯性。实验室收到样本后，立即对所有样本进行连续处理。根据样本类型和要求的分析，自动选择并标记适用的培养基。根据划线模式，利用标定后的接种环对样本进行接种。接种的培养基通过传送带迅速转移到培养箱中。这允许跳过样本的批处理以及手动工作列表的创建。TLA还通过大幅减少标本的处理来提高技术人员的安全水平，因为培养皿的检查是通过数字图像在屏幕上进行的。

02培养基平板的培养和成像

通过使用TLA，接种的培养基可以及时地从处理区转移到培养箱。琼脂平板在最佳生长条件、稳定的温度和适宜的环境下培养，因为培养箱的门在整个培养过程中始终保持关闭。微生物生长通过在预定时间点拍摄的高分辨率数字图像进行监测。这使得能够更快速地检测微生物生长，同时也提高了缓慢生长病原体的复壮。此外，TLA使用一种软件，可以在更高的放大率下查看数字图像，从而促进对菌落形态的进一步判断和混合培养物的检测。数字图像由训练有素的技术人员进行解读，与传统的诊断工作相比，情况完全不同，因为细菌菌落在屏幕上呈现形态和手工操作判断非常不同。TLA最终建立了一个图像库，可以用于对比校对，也可以在与传染病专家讨论时提供帮助并对个别患者进行分析。

03培养基平板的检验

     为了最大限度地利用成像，应在不同的时间点拍摄数字图像，同时观察最早出现的微生物，以便尽早检测较早出现的微生物生长情况（Figure1）。因此，与常规检查相比，病原体的鉴定和抗生素耐药性检测（AST）可以更早地获得，因此缩短了周转时间（TAT）。

使用TLA，将每个接种的培养皿培养一段时间，以便在白天和晚上都可以进行处理。这种处理效率最高，对TAT产生了有益的影响，可以更好地管理工作任务和工作流程。（Figure 2）

使用数字图像对培养基平板进行评估判断和解读仍由实验技术人员执行，他们确定需要分离哪些目标菌落，并对其进行进一步处理，以进行鉴定和AST。当前版本的TLA无法取代这些人工操作。然而，市场上新推出的其他自动化系统（例如Copan Colibri™), 可以通过MALDI-TOF和标准化接种物制备目标微生物鉴定（ID）以及AST（Figure 3）。ID和AST结果也必须由熟练的技术人员进行解读，这需要在人员配备方面进行充分考虑。为了匹配实验室工作量与诊断活动水平，TLA允许在任何时候跟踪整个诊断路径中的所有样本。TLA还提供了评估流程和团队效率的不同指标，以及对患者检测结果的其他解读，包括抗生素耐药性的趋势分析。

04实施和应用

临床微生物学实验室如今面临着许多不同的挑战，包括需要：（1）提高效率（即提供更具成本效益的诊断）；（2）提供早期结果（即缩短TAT）；（3）遵守要求越来越高的认证要求（即提供可追溯性和文件，以评估整个诊断过程的质量）；（4）应对越来越多的耐多药生物带来的挑战（即快速提供更全面的AST，但在需要时）。大多数这样的挑战都可以通过TLA得到显著解决。然而，TLA的成功实施需要：（1）传统工作流程的重大变化；（2）强大的领导技能，以及项目所有合作者的团队合作；（3）在整个实验室转型期内技术人员的个性化支持。

未完待续

信息来源：Cherkaoui A, Schrenzel J. Total Laboratory Automation for Rapid Detection and Identification of Microorganisms and Their Antimicrobial Resistance Profiles. Front Cell Infect Microbiol. 2022 Feb 3;12:807668. doi: 10.3389/fcimb.2022.807668.

文献来源 | 本文由中科院上海生命科学信息中心与上海曼森生物合作供稿

内容审核 | 曼森生物郝玉有

排版校对 | 曼森生物刘娟娟