Verbesserung der TB-Diagnose und -Behandlung durch Grundlagen-, angewandte und Gesundheitssystemforschung (BAR)

Im Jahr 2015 schätzte die Weltgesundheitsorganisation (WHO), dass es schätzungsweise 10,4 Millionen neue TB-Fälle, 1,8 Millionen Todesfälle und 580 000 Fälle von arzneimittelresistenter TB mit 1,4 Millionen Todesfällen durch TB unter dem humanen Immundefizienzvirus (HIV) gab. negative Menschen und weitere 0,40 Millionen Todesfälle durch HIV-assoziierte TB. Die afrikanische Region hat ungefähr ein Viertel der weltweiten Fälle und die höchsten Raten von Fällen und Todesfällen im Verhältnis zur Bevölkerung. Der Anteil der mit HIV koinfizierten TB-Fälle war in den Ländern der afrikanischen Region am höchsten; Insgesamt waren in dieser Region schätzungsweise 33 % der TB-Fälle mit HIV koinfiziert. Südafrika ist eines der Länder mit der höchsten Zahl von Vorfällen im Jahr 2011 (410.000 - 600.000) und gehört damit zu den 22 Ländern mit hoher Belastung. Aktuelle Schätzungen gehen davon aus, dass 330.000 der Vorfälle mit HIV koinfiziert sind. Trotz der Ausrufung eines Notfalls im Jahr 1996 und der Einführung von Direct Observed Therapy Short Courses (DOTS) bleibt die Fallerkennungsrate unter dem WHO-Ziel von 85 %.

Die DOTS-Strategie wird von der WHO als optimales Programm zur Bekämpfung der TB-Epidemie beworben. Laut WHO ist eine Antibiotikabehandlung bei etwa 90 % der Patienten wirksam, die Dauer der Behandlung stellt jedoch eine enorme Belastung für die Gesundheitsdienste dar, und die Patienten brechen die Behandlung oft ab, sobald sich die Symptome gebessert haben. Dies impliziert, dass es für TB-Kontrollprogramme äußerst schwierig ist, das Ziel der WHO von 85 % erfolgreicher Behandlung zu erreichen. Es wird die Hypothese aufgestellt, dass eine Verkürzung der Behandlungsdauer die Adhärenz sowie das Behandlungsergebnis erheblich beeinflussen wird. Die therapeutischen Möglichkeiten sind jedoch äußerst begrenzt, da in den letzten 40 Jahren nur wenig Antibiotika entwickelt wurden. Deutlich schlechter ist die Situation bei der antibiotikaresistenten Tuberkulose. Neuere molekularepidemiologische Studien haben überzeugende Beweise dafür geliefert, dass MDR-TB in Südafrika hauptsächlich durch die Übertragung von MDR-Stämmen verursacht wird, wie gut dokumentierte klonale Ausbrüche und erhöhte Primärresistenzraten (an manchen Orten bis zu 80 %) zeigen MDR-TB-Fälle.

Eines der wirksamsten Mittel zur Bekämpfung von arzneimittelresistenter TB ist die schnelle Diagnose jeder Person mit TB und der Nachweis potenziell arzneimittelresistenter TB-Stämme in den frühen Stadien der Krankheit. Die Abstrichmikroskopie ist in vielen Entwicklungsländern nach wie vor das diagnostische Stand der Technik, aber diese Methode zeigt eine geringe Sensitivität, die durch eine HIV-Koinfektion weiter beeinträchtigt wird. Kulturbasierte Methoden bleiben der Goldstandard, sind jedoch zeitaufwändig und führen häufig zu erheblichen diagnostischen Verzögerungen.

Die WHO hat im Rahmen des globalen Strategieplans für Labore der WHO dazu aufgerufen, den Zugang zu M. tuberculosis-Kulturen und Arzneimittelempfindlichkeitstests (DST) zu erweitern. Dementsprechend sollten 50 % der Weltbevölkerung bis 2010 Zugang zu Kultur- und DST-Diensten erhalten haben, und die Ausweitung sollte bis 2015 abgeschlossen sein und mehr als 5 Milliarden Menschen abdecken. Aber selbst wenn der Zugang zu Kultur und kulturbasierter Sommerzeit in ressourcenarmen Umgebungen erweitert werden kann, begrenzt die langsame Bearbeitungszeit (mehrere Wochen) der kulturbasierten Sommerzeit die Auswirkungen, die sie auf Behandlungsentscheidungen und Patientenergebnisse hat. Dies gilt insbesondere für HIV-infizierte TB-Verdächtige und Kinder, bei denen eine Behandlungsentscheidung aufgrund des schnellen Fortschreitens der Krankheit und des hohen Risikos einer frühen Sterblichkeit nicht hinausgezögert werden sollte.

Im Juni 2008 empfahl die WHO die Verwendung des Line Probe Assay (LPA) zum schnellen Nachweis von MDR-TB in positiven Sputumabstrichproben. Diese LPAs verwenden die Polymerase-Kettenreaktion (PCR), um interessierende Regionen im mykobakteriellen Genom zu amplifizieren, gefolgt von einer reversen Hybridisierung, um spezifische Sonden zu sequenzieren. Das bekannteste kommerzielle DST-Produkt ist der GenoType ® MTBDRplus-Assay (HAIN Lifescience, GmbH, Nehren, Deutschland) zur Verwendung in Abstrich-positiven Sputumproben oder Kulturisolaten. Beide Methoden weisen M. tuberculosis-Komplex-Infektionen sowie Mutationen nach, die eine RIF-Resistenz (rpoB-Gen) verursachen. Der MTBDRplus-Assay kann INH-Resistenz durch Analyse des katG-Gens und der inhA-Promotor-Genregion nachweisen. Die Sensitivität und Spezifität zum Nachweis von INH- und RIF-Resistenz mit dem Genotyp MTBDRplus hat sich als hoch erwiesen. 2013 wurde der Genotyp MTBDRsl von der WHO anerkannt. Dieser Zweitlinien-LPA-Assay ermöglicht den Nachweis von Resistenzen gegen Fluorchinolone, Aminoglykoside, CAP und EMB, indem er auf die gyrA-, rrs- bzw. embB-Gene in M. tuberculosis abzielt. Die Empfindlichkeit des Genotyps MTBDRsl reicht von 75 bis 91 % für den Nachweis von Fluorchinolon-Resistenz, 77 bis 85 % für KANA-Resistenz, 80 bis 87 % für CAP-Resistenz und 57 bis 69 % für EMB-Resistenz.

Es gibt einige Einschränkungen bei dieser Technologie. Erstens sind nicht alle Resistenz verleihenden Genotypen bekannt und zweitens sind die DST-Methoden nicht alle standardisiert und unterschiedlich leistungsfähig. Dies kann zu suboptimalen und unterschiedlichen Sensitivitäten der molekularbasierten Methoden für bestimmte Arzneimittel führen. Das Open-Tube-Format der Methode ermöglicht auch eine potenzielle Kreuzkontamination der Amplikons, die zu falschen Diagnosen und anschließendem Missmanagement der Patienten führen kann. Daher ist eine teure Infrastruktur erforderlich, um die Durchführung dieser Tests zu ermöglichen.

Eine alternative Diagnose- und DST-Lösung wurde im Dezember 2010 verfügbar, als die WHO die Verwendung von Xpert®MTB/RIF (Xpert) empfahl, einem geschlossenen, vollständig integrierten und automatisierten verschachtelten Echtzeit-PCR-Assay zum schnellen und gleichzeitigen Nachweis von M. tuberculosis komplexe und RIF-Resistenz, zur Verwendung als erster diagnostischer Test bei TB-Verdächtigen mit einem Risiko für MDR-TB und HIV-assoziierte TB. Das Verfahren ermöglicht Probendekontamination, PCR und Echtzeitanalyse innerhalb einer einzigen Einweg-Kunststoffkartusche. Die Bearbeitungszeit beträgt weniger als 2 Stunden. Der Xpert bietet eine gute Leistung bei ausstrichpositiven Proben und ist vielversprechend für die Verbesserung der Diagnose von ausstrichnegativen und extrapulmonalen TB- und RIF-resistenten TB-Proben. Daher kann sich dieses System in Umgebungen als besonders nützlich erweisen, in denen Koinfektionsraten mit HIV hoch sind. Der Xpert-Assay hat jedoch nur eine Sensitivität von ~70 % zum Nachweis von TB in Abstrich-negativen Proben und liefert nur Informationen zur RIF-Resistenz. Wenn der Test RIF-Resistenz anzeigt, muss die Probe außerdem zur Zweitlinien-DST geschickt werden. Somit geht die durch den Schnelltest gewonnene Zeit durch die Notwendigkeit herkömmlicher DST-Tests verloren. Außerdem liefert der Test keine pharmakogenetischen Informationen, die für die Formulierung eines geeigneten Behandlungsschemas wesentlich sein könnten. Vor kurzem hat die WHO Xpert Ultra (Ultra), den Nachfolger von Xpert®MTB/RIF, empfohlen. Ultra behält seine Fähigkeit, Rifampicin-Resistenz zu erkennen und soll zehnmal empfindlicher sein als sein Xpert®MTB/RIF-Vorgänger mit fast halbierter Gesamtlaufzeit.

Xpert und MDRplus wurden erfolgreich im südafrikanischen National Health Laboratory Service (NHLS) implementiert. Die NHLS implementierte MTBDRplus LPA im Jahr 2008 mit dem Ziel, die Zeit bis zum Behandlungsbeginn im Vergleich zur kulturbasierten Diagnostik zu verkürzen. Trotz einer Labordurchlaufzeit von < 7 Tagen betrug die Zeit bis zum Beginn der Behandlung im Durchschnitt 55 Tage, wenn MDR-TB diagnostiziert wurde. Die Untersuchung der Ursache der zusätzlichen Verzögerung ergab, dass die Bearbeitungszeit im Labor erheblich verkürzt wurde, jedoch bei 22 Tagen für positive Abstrichproben und 29 Tagen für negative Abstrichproben blieb. Dies erklärt sich durch die große Menge an Proben, die getestet werden müssen, und die anschließende Auswertung der Tests vor der Verteilung an die Kliniken. Dies unterstreicht die Notwendigkeit, das diagnostische Labor umzurüsten, um genetisch basierte Tests schnell zu verarbeiten und zu verbreiten. Darüber hinaus betonte diese Studie auch die Notwendigkeit, die Gesundheitssysteme zu verbessern, um auf schnelle genetische Tests zu reagieren. In der Zeit zwischen Versand des Diagnoseberichts und Behandlungsbeginn (durchschnittlich 21 Tage, unabhängig von der Diagnosemethode) wurde keine Veränderung beobachtet.

Es ist bekannt, dass die Diagnose bei TB schwierig ist, aber im Mittelpunkt des Kontrollprogramms steht. Trotz jüngster Fortschritte ist die Diagnostik noch nicht ausreichend schnell, billig und umfassend, und selbst die Einführung des Xpert-Instruments hat die Zeit bis zur Diagnose oder vermutlich die Patientenbindung nicht dramatisch verkürzt. In Südafrika wurde Xpert eingeführt und schnell ausgebaut, um die TB-Epidemie zu bekämpfen, die Testausrüstung befindet sich jedoch zentral.

Die Forscher schlagen eine Studie vor, die Xpert®MTB/RIF und Xpert Ultra für die Untersuchung von TB bei symptomatischen Patienten am POC einsetzt, was möglicherweise die Zeit bis zur Diagnose und damit die Zeit bis zum Behandlungsbeginn im Vergleich zu zentralisierten Tests verkürzen könnte.