Tuberkuloosin diagnosoinnin ja hoidon parantaminen perustutkimuksen, sovelletun ja terveysjärjestelmien tutkimuksen avulla (BAR)

Vuonna 2015 Maailman terveysjärjestö (WHO) arvioi, että uusia tuberkuloositapauksia oli arviolta 10,4 miljoonaa, kuolemantapauksia 1,8 miljoonaa ja 580 000 lääkeresistenttiä tuberkuloositapausta, joista 1,4 miljoonaa kuoli tuberkuloosiin ihmisen immuunikatoviruksen (HIV) joukossa. negatiivisia ihmisiä ja lisäksi 0,40 miljoonaa kuolemaa HIV:hen liittyvään tuberkuloosiin. Afrikan alueella on noin neljännes maailman tapauksista, ja tapausten ja kuolemantapausten määrä suhteessa väestöön on korkein. HIV-tartunnan saaneiden tuberkuloositapausten osuus oli suurin Afrikan alueen maissa; Kaiken kaikkiaan 33 prosentilla tuberkuloositapauksista arvioitiin olevan samanaikaisesti HIV-infektio tällä alueella. Etelä-Afrikka on yksi maista, jossa tapahtui eniten tapauksia vuonna 2011 (410 000 - 600 000), joten se on yksi 22 raskaan taakan maan joukossa. Nykyisten arvioiden mukaan 330 000 tapauksesta on HIV-tartunnan yhteydessä. Huolimatta siitä, että hätätila julistettiin vuonna 1996 ja DOTS (Direct Observed Therapy Short courses) -kurssit toteutettiin, tapausten havaitsemisaste on alle WHO:n 85 prosentin tavoitteen.

WHO edistää DOTS-strategiaa optimaalisena ohjelmana tuberkuloosiepidemian hallitsemiseksi. WHO:n mukaan antibioottihoito tehoaa noin 90 %:lla potilaista, mutta hoidon kesto kuormittaa terveydenhuollon palveluita valtavasti ja potilaat usein lopettavat hoidon oireiden parantuessa. Tämä tarkoittaa, että tuberkuloosin torjuntaohjelmien on äärimmäisen haastavaa saavuttaa WHO:n tavoite, jonka mukaan hoito onnistuu 85 %. Oletuksena on, että hoidon keston lyhentäminen vaikuttaa merkittävästi hoitoon sitoutumiseen ja hoidon lopputulokseen. Terapeuttiset mahdollisuudet ovat kuitenkin erittäin rajalliset, koska antibiootteja on kehitetty vain vähän viimeisten 40 vuoden aikana. Tilanne antibioottiresistentin tuberkuloosin suhteen on huomattavasti huonompi. Viimeaikaiset molekyyliepidemiologiset tutkimukset ovat antaneet vakuuttavaa näyttöä siitä, että MDR-TB Etelä-Afrikassa johtuu enimmäkseen MDR-kantojen leviämisestä, minkä osoittavat hyvin dokumentoidut klooniepidemiat ja kohonneet primaarisen resistenssin määrät (joissakin paikoissa jopa 80 %). MDR-TB tapaukset.

Yksi tehokkaista tavoista torjua lääkeresistenttiä tuberkuloosia on jokaisen tuberkuloosia sairastavan henkilön nopea diagnosointi ja mahdollisten lääkeresistenttien tuberkuloosikantojen havaitseminen taudin alkuvaiheessa. Tiheysmikroskopia on edelleen uusinta diagnostiikkaa monissa kehitysmaissa, mutta tämä menetelmä osoittaa heikkoa herkkyyttä, jota HIV-yhteisinfektio vaarantaa entisestään. Kulttuuriin perustuvat menetelmät ovat edelleen kulta-standardi, mutta ne vievät aikaa ja johtavat usein laajoihin diagnostisiin viiveisiin.

WHO on kehottanut laajentamaan M. tuberculosis -viljelmän ja lääkeherkkyystestauksen (DST) saatavuutta osana WHO:n maailmanlaajuista laboratoriostrategiaa. Näin ollen 50 prosentilla maailman väestöstä olisi pitänyt saada kulttuuri- ja kesäpalveluiden saatavuus vuoteen 2010 mennessä, ja laajennuksen pitäisi valmistua vuoteen 2015 mennessä ja kattaa yli 5 miljardia ihmistä. Mutta vaikka kulttuuriin ja kulttuuriin perustuvan DST:n saatavuutta voidaan laajentaa resurssikyhissä olosuhteissa, kulttuuriin perustuvan DST:n hidas läpimenoaika (useita viikkoja) rajoittaa sen vaikutusta hoitopäätöksiin ja potilaiden tuloksiin. Tämä koskee erityisesti HIV-tartunnan saaneita tuberkuloosia epäiltyjä ja lapsia, joiden hoitopäätöstä ei pidä lykätä taudin nopean etenemisen ja suuren varhaiskuolleisuuden vuoksi.

Kesäkuussa 2008 WHO suositteli linjakoetinmäärityksen (LPA) käyttöä MDR-TB:n nopeaan havaitsemiseen sivelypositiivisista yskösnäytteistä. Nämä LPA:t käyttävät polymeraasiketjureaktiota (PCR) kiinnostavien alueiden monistamiseen mykobakteerigenomissa, jota seuraa käänteinen hybridisaatio sekvenssispesifisiin koettimiin. Näkyvin kaupallinen DST-tuote on GenoType® MTBDRplus -määritys (HAIN Lifescience, GmbH, Nehren, Saksa), joka on tarkoitettu käytettäväksi sivelypositiivisissa yskösnäytteissä tai viljelmäisolaateissa. Molemmat menetelmät havaitsevat M. tuberculosis -kompleksi-infektion sekä mutaatiot, jotka aiheuttavat RIF-resistenssiä (rpoB-geeni). MTBDRplus-määritys voi havaita INH-resistenssin analysoimalla katG-geenin ja inhA-promoottorigeenialueen. Herkkyyden ja spesifisyyden INH- ja RIF-resistenssin havaitsemiseksi käyttämällä Genotype MTBDRplus -laitetta on osoitettu olevan korkea. Vuonna 2013 WHO hyväksyi genotyypin MTBDRsl. Tämä toisen linjan LPA-määritys mahdollistaa resistenssin havaitsemisen fluorokinoloneille, aminoglykosideille, CAP:lle ja EMB:lle kohdentamalla gyrA-, rrs- ja embB-geenejä M. tuberculosisissa, vastaavasti. Genotyypin MTBDRsl:n herkkyys vaihtelee välillä 75-91 % fluorokinoloniresistenssin havaitsemiseksi, 77-85 % KANA-resistenssin osalta, 80-87 % CAP-resistenssin osalta ja 57-69 % EMB-resistenssin osalta.

Tällä tekniikalla on joitain rajoituksia. Ensinnäkin kaikkia vastustuskyvyn antavia genotyyppejä ei tunneta ja toiseksi DST-menetelmät eivät ole kaikki standardoituja ja niiden suorituskyky vaihtelee. Tämä voi johtaa tiettyjen lääkkeiden molekyylipohjaisten menetelmien epäoptimaalisiin ja vaihteleviin herkkyyksiin. Menetelmän avoimen putken muoto mahdollistaa myös mahdollisen amplikonien ristikontaminaation, mikä voi johtaa virheellisiin diagnooseihin ja sitä seuraavaan potilaiden huonoon hoitoon. Siksi tarvitaan kallista infrastruktuuria, jotta nämä testit voidaan suorittaa.

Vaihtoehtoinen diagnostiikka- ja DST-ratkaisu tuli saataville joulukuussa 2010, kun WHO suositteli Xpert®MTB/RIF:n (Xpert) käyttöä. Tämä on suljettu, täysin integroitu ja automatisoitu sisäkkäinen reaaliaikainen PCR-määritys M. tuberculosis -taudin nopeaan ja samanaikaiseen havaitsemiseen. kompleksi- ja RIF-resistenssi, käytettäväksi ensimmäisenä diagnostisena testinä TB-testissä, jolla epäillään MDR-TB:n ja HIV:hen liittyvän tuberkuloosin riskiä. Menetelmä mahdollistaa näytteen dekontaminoinnin, PCR:n ja reaaliaikaisen analyysin tapahtuvan yhdessä kertakäyttöisessä muovikasetissa. Käsittelyaika on alle 2 tuntia. Xpert toimii hyvin sivelypositiivisilla näytteillä, ja se näyttää lupaavalta parantaa smear-negatiivisten ja ekstrapulmonaaristen tuberkuloosi- ja RIF-resistenttien TB-näytteiden diagnosointia. Siten tämä järjestelmä voi osoittautua erityisen hyödylliseksi olosuhteissa, joissa HIV-tartuntojen määrä on korkea. Xpert-määrityksellä on kuitenkin vain ~70 % herkkyys tuberkuloosin havaitsemiseksi smear-negatiivisista näytteistä ja se antaa tietoa vain RIF-resistenssistä. Lisäksi, jos testi osoittaa RIF-resistanssia, näyte on lähetettävä toisen rivin DST:hen. Siten pikatestin saavuttama aika menetetään tavanomaisten DST-testien tarpeen vuoksi. Lisäksi testi ei anna farmakogeneettistä tietoa, joka voi olla olennaista sopivan hoito-ohjelman laatimiseksi. Äskettäin WHO on hyväksynyt Xpert Ultran (Ultra), joka on Xpert®MTB/RIF:n seuraaja. Ultra säilyttää kykynsä havaita rifampisiiniresistenssiä, ja sen kerrotaan olevan kymmenen kertaa herkempi kuin Xpert®MTB/RIF-edeltäjänsä, ja sen kokonaiskäyttöaika on lähes puolittunut.

Xpert ja MDRplus on otettu onnistuneesti käyttöön Etelä-Afrikan kansallisessa terveyslaboratoriossa (NHLS). NHLS otti MTBDRplus LPA:n käyttöön vuonna 2008 tavoitteenaan lyhentää hoidon aloittamiseen kuluvaa aikaa verrattuna viljelypohjaiseen diagnostiikkaan. Huolimatta laboratorion läpimenoajasta < 7 päivää, aika hoidon aloittamiseen oli keskimäärin 55 päivää, kun MDR-TB diagnosoitiin. Lisäviiveen syyn tutkiminen osoitti, että laboratorion läpimenoaika lyheni merkittävästi, mutta pysyi 22 vuorokaudessa sivelypositiivisten näytteiden osalta ja 29 vuorokaudessa sivelynegatiivisten näytteiden osalta. Tämä selittyy suurella määrällä näytteitä, jotka vaativat testausta ja testien myöhempää arviointia ennen jakelua klinikoille. Tämä korostaa tarvetta diagnostisen laboratorion työkaluille uudelleen, jotta geenipohjaiset testit voidaan nopeasti käsitellä ja levittää. Lisäksi tämä tutkimus korosti myös tarvetta parantaa terveydenhuoltojärjestelmiä vastaamaan nopeisiin geneettisiin testeihin. Diagnostisen raportin lähettämisen ja hoidon aloittamisen välisessä ajassa ei havaittu muutosta (keskimäärin 21 päivää diagnoosimenetelmästä riippumatta.

Tiedetään, että tuberkuloosin diagnosointi on vaikeaa, mutta keskeistä torjuntaohjelmassa. Viimeaikaisesta edistyksestä huolimatta diagnostiikka ei ole vielä riittävän nopeaa, halpaa ja kattavaa, eikä edes Xpert-instrumentin käyttöönotto ole lyhentänyt merkittävästi diagnoosiin kuluvaa aikaa tai oletettavasti potilaan säilymistä. Etelä-Afrikassa Xpert otettiin käyttöön ja laajennettiin nopeasti TB-epidemian torjumiseksi, mutta testauslaitteet sijaitsevat keskeisellä paikalla.

Tutkijat ehdottavat tutkimusta, joka ottaa käyttöön Xpert®MTB/RIF:n ja Xpert Ultran tuberkuloosin testaamiseen oireellisilla potilailla POC:ssa, mikä voisi mahdollisesti parantaa diagnoosiin kuluvaa aikaa ja siten pidentää hoidon aloittamiseen kuluvaa aikaa verrattuna keskitettyyn testaukseen.