DNA-Sequenzierung von MDR-TB in Ostsibirien

Die multiresistente Tuberkulose-Epidemie (MDR-TB) in der Oblast Irkutsk in Ostsibirien ist wohl die schwerste der Welt. Die Forscher haben herausgefunden, dass in der Tuberkulose-Apotheke Irkutsk, dem Referenzkrankenhaus für das Oblast (Bundesstaat), Patienten mit HIV und primärer MDR-TB (ohne Vorgeschichte einer Tuberkulosebehandlung) während der stationären Behandlungsphase schlechte Ergebnisse erlitten. Es wurde auch festgestellt, dass genotypische Arzneimittelresistenzmutationen das Ausmaß der in Irkutsk so weit verbreiteten phänotypischen Resistenz nur teilweise erklären. Suboptimale Serumkonzentrationen von Anti-TB-Medikamenten verstärken diese phänotypische Resistenz, und Arbeiten in anderen Umgebungen haben gezeigt, wie wichtig die Optimierung der Pharmakokinetik für die Verbesserung des Tuberkulose-Ergebnisses ist. Solche grundlegenden Arbeiten zu Konzentrationen von Anti-TB-/antiretroviralen Medikamenten fehlen für Medikamente, die zur Behandlung von MDR-TB eingesetzt werden, und fehlen in der HIV-infizierten Bevölkerung. Darüber hinaus haben die Forscher herausgefunden, dass eine HIV-Infektion in Irkutsk mit dem Beijing-TB-Genotyp ähnlich wie in anderen Hochbelastungssituationen assoziiert war und dass die Gesamtmortalität bei Personen mit der M.-tuberculosis-Unterlinie Beijing MIT17 höher war. Zusammengenommen nehmen die Forscher daher an, dass die hohe frühe Tuberkulose-Mortalität in Irkutsk auf eine Kombination aus komplexer MDR und weitgehend medikamentenresistenter (XDR)-TB zurückzuführen ist, die unvollständig diagnostiziert und unvollständig behandelt wird, schlechte Anti-TB/antiretrovirale Pharmakokinetik, die zu niedrigen führt Wirksamkeit und erhöhte Zirkulation hyperübertragbarer und virulenter M. tuberculosis-Sublinien.

Bei Personen, bei denen der Verdacht auf Tuberkulose besteht, werden Sputumproben oder andere übrig gebliebene Sputum-/Blutproben von GeneXpert untersucht und, wenn sie positiv sind, auf Tuberkulose kultiviert und die kultivierte Probe einem Arzneimittelempfindlichkeitstest durch herkömmliche qualitative Resistenz und minimale Hemmkonzentration (MIC) sowie Sequenzierung unterzogen für Arzneimittelresistenzmutationen und Spoligotypisierung zur Identifizierung von Sublinien. Die Primäranalyse umfasst die Standardsensitivität/-spezifität jeder Arzneimittelmutation im Vergleich zur herkömmlichen qualitativen Resistenz und anschließend die mittleren/Bereichs-MIC-Werte zwischen Isolaten mit/ohne Mutation für eine verbesserte Unterscheidung. Die Analyse der Sublinien erfolgt anhand von mit Mykobakterien durchsetzten repetitiven Einheiten/Tandemwiederholungen mit variabler Anzahl (MIRU24-VNTR) und korreliert mit der Arzneimittelresistenz durch konventionelle Suszeptibilität, MHK und die Sequenzierungsergebnisse für Arzneimittelresistenzmutationen. Die Übertragungskapazität von Unterlinien wird anhand des Grads ihrer Clusterbildung über die 24-Loci-MIRU-Typisierung bewertet.

Für Patienten, die letztendlich mit der Behandlung von Tuberkulose beginnen, umfassen die pharmakokinetischen Parameter, die anhand der MHK für jedes Tuberkulosemedikament in der Therapie des Patienten getestet werden müssen, den Spitzenwert (Cmax) und die Fläche unter der Konzentrations-Zeit-Kurve (AUC). Die Parameter werden mit den erwarteten Bereichen für jedes Medikament verglichen und sowohl als Populationswert als auch auf individueller Ebene (Anteil der Patienten unterhalb des erwarteten Bereichs für jedes Medikament) ausgedrückt. Das klinische Ergebnis eines Versagens der Tuberkulosebehandlung wird mit dem Anteil der Probanden verglichen, deren Ausgangswert (2 Wochen) Cmax/MHK unter dem Mindestziel (niedrigste µg/ml-Konzentration/höchste MHK eines Isolats, das noch als anfällig gilt) für zwei Schlüsselmedikamente liegt die Kur. Es wird erwartet, dass ein Versagen der Tuberkulosebehandlung bei Patienten, die wegen einer medikamentenempfindlichen Tuberkulose behandelt werden, häufiger auftritt, wenn die Cmax/MHK-Werte sowohl für Rifampin als auch für Isoniazid niedriger als der Zielwert sind, und bei Patienten, die wegen MDR-TB behandelt werden, wenn die Werte unter dem minimalen Zielwert liegen sowohl Ofloxacin als auch Kanamycin. Ein binäres logistisches Regressionsmodell wird verwendet, um zusätzlich zu den pharmakokinetischen Parametern die möglichen Risikofaktoren für ein Scheitern der TB-Behandlung zu bestimmen.

Die Forscher streben eine Arzneimittelresistenz- und Sublinienanalyse an M. tuberculosis-Isolaten von 250 Probanden an, von denen 200 einer pharmakokinetischen Studie unterzogen werden.

Es wird geschätzt, dass zwischen der Irkutsker Apotheke und dem Irkutsker AIDS-Zentrum mehr als 700 Probanden teilnahmeberechtigt wären. Die Mehrheit der aus der Irkutsker Apotheke eingeschriebenen Personen verfügt über M. tuberculosis-positive Proben (voraussichtlich insgesamt etwa 175 Eingeschriebene) und eine vollständige pharmakokinetische Analyse. Es wird erwartet, dass weniger Probanden (voraussichtlich ca. 25) der vom überweisenden Irkutsker AIDS-Zentrum eingeschriebenen Patienten mit der Tuberkulosebehandlung in der Irkutsker Apotheke beginnen und die pharmakokinetische Analyse abschließen werden. Die Stichprobengröße wird durch den explorativen/Beobachtungsschwerpunkt der R21-Finanzierungsquelle begrenzt und daher auf Probanden geschätzt, die über einen Zeitraum von 12 Monaten rekrutiert/eingeschrieben wurden.

Alle mikrobiologischen Tests werden vor Ort im TB-Labor der Irkutsker Apotheke durchgeführt. DNA-Proben werden am Institut für Epidemiologie und Mikrobiologie der Russischen Akademie der Medizinischen Wissenschaften in Irkutsk weiter analysiert. Bei der Untergruppe der Probanden, die positiv auf M. tuberculosis sind und eine Tuberkulosebehandlung in der Apotheke in Irkutsk beginnen, werden 2 Wochen und 12 Wochen nach Beginn der Anti-TB-Behandlung pharmakokinetische Proben (zu Forschungszwecken) auf Plasmakonzentrationen von Anti-Tuberkulose-Medikamenten entnommen (siehe Übersicht unten). ). Gegebenenfalls werden auch antiretrovirale Konzentrationen (Efavirenz oder Nevirapin) durchgeführt. Darüber hinaus werden alle Probanden ein strukturiertes Interview führen und die Tabelle des Krankenhauses/der Klinik auf die folgenden Daten überprüfen: demografische Daten (Alter, Geschlecht, Herkunftsland/-region), Tuberkulose-Vorgeschichte einschließlich früherer Tuberkulose-Behandlungsschemata, Ort der Tuberkulose-Erkrankung ( Lunge, Zentralnervensystem (ZNS), Lymphknoten, Knochen/Gelenk, Urogenitaltrakt oder andere), andere medizinische Begleiterkrankungen als HIV (Diabetes, chronische Nierenerkrankung, Lebererkrankung, Rauchen, Alkohol- oder Drogenkonsum), aktuelle Auffälligkeiten im Röntgenbild des Brustkorbs, und Basislaborwerte (Blutbild, chemische Werte, Leberfunktionstests, Erythrozytensedimentationsrate (ESR) und ggf. aktuellste CD4+-T-Zellzahl und HIV-1-RNA-Spiegel). Für die Untergruppe, die eine Anti-TB-Behandlung einleitet, wird zum Zeitpunkt der Entlassung oder des Todes des Patienten eine Nachuntersuchung der Krankenakten durchgeführt, um das Ergebnis der TB-Behandlung zu bestimmen.

Weitere Einzelheiten zur pharmakokinetischen Probenahme: Allen Probanden, die mit einer Anti-TB-Behandlung beginnen, werden 2 Wochen und 12 Wochen nach Beginn venöse Blutproben für pharmakokinetische Untersuchungen entnommen. Der 2-Wochen-Zeitpunkt ermöglicht eine Steady-State-Akkumulation der Anti-TB-Medikamentenspiegel, und die 12-Wochen-Marke vergleicht Veränderungen in der Reaktion auf die behandelte Krankheit, eine verbesserte Malabsorption oder Gewichtszunahme und/oder den Beginn einer antiretroviralen (Anti-HIV)-Therapie.

Alle Medikamente werden gemäß Krankenhausroutine im nüchternen Zustand direkt vom Pflegepersonal verabreicht und überwacht. Alle Medikamente gegen Tuberkulose werden als Morgendosis verabreicht. Bei den antiretroviralen Arzneimitteln (was bei einer Untergruppe von Patienten nach 12 Wochen ermittelt werden kann) wird Nevirapin alle 12 Stunden und bei Efavirenz als Abenddosis verabreicht, wobei bei Efavirenz der C2hr-Spiegel (relativ zum Zeitpunkt der Verabreichung von Anti-TB-Medikamenten) ansteigt. dient als Tiefststand und C12hr als Höchststand. Diese Probenahmestrategie minimiert die Blutabnahmen des Patienten und ähnelt früheren pharmakokinetischen Studien. Bei jeder Entnahme werden maximal 10 ml in heparinisierten Röhrchen entnommen, da bis zu 6 Arzneimittel per HPLC untersucht werden müssen. Das Blut wird sofort vor Ort in der Apotheke zentrifugiert und das Plasma in versiegelten Röhrchen mit Schraubverschluss bei -80 °C mit der Studienidentifikationsnummer des Probanden und der Woche/Zeit der Blutentnahme gelagert. Die gesammelten Plasmaproben werden dann zur Hochleistungsflüssigkeitschromatographie (HPLC)-Untersuchung gemäß festgelegten Protokollen an die University of Virginia geschickt.

Weitere Einzelheiten zur Entnahme von Sputumproben: Eine ausgebildete Studienkrankenschwester entnimmt unter Einhaltung von Vorsichtsmaßnahmen in der Luft abgehustetes Sputum von eingeschriebenen Probanden. Das Sputum wird in einem verschließbaren Behälter gesammelt, der mit der Studien-ID-Nummer des Probanden gekennzeichnet ist, und am selben Tag sicher zum TB-Labor der Irkutsker Apotheke für GeneXpert MTB/RIF-Tests transportiert, sofern verfügbar. Da es sich bei GeneXpert um einen validierten, von der WHO zugelassenen Test für das M.-tuberculosis-Screening handelt, werden diese Ergebnisse vom ausgebildeten Studienpfleger entsprechend dem Pflegestandard direkt an den behandelnden Arzt kommuniziert. Die restlichen Untersuchungen, einschließlich MIC-Tests, Sequenzierung auf Arzneimittelresistenzmutationen und Spoligotypisierung zur Identifizierung von Sublinien, werden experimenteller Natur sein.