기본, 응용 및 건강 시스템 연구를 통한 결핵 진단 및 치료 개선 (BAR)

2015년 세계보건기구(WHO)는 인간면역결핍바이러스(HIV) 중 1,040만 건의 새로운 결핵 사례, 180만 건의 사망, 약 58만 건의 약제내성 결핵, 140만 건의 결핵 사망이 있다고 추정했습니다. HIV 관련 결핵으로 인한 추가 사망 40만 명. 아프리카 지역은 전 세계 사례의 약 1/4을 차지하고 있으며 인구 대비 사례 및 사망률이 가장 높습니다. HIV에 동시 감염된 결핵 사례의 비율은 아프리카 지역 국가에서 가장 높았습니다. 전반적으로 33%의 결핵 사례가 이 지역에서 HIV에 동시 감염된 것으로 추정되었습니다. 남아공은 2011년에 사고 사례가 가장 많은 국가 중 하나(410,000 - 600,000)로 22개 고부담 국가 중 하나입니다. 현재 추정치에 따르면 사건 사례 중 330,000건이 HIV에 공동 감염되었습니다. 1996년 비상사태가 선언되고 직접 관찰 치료 단기 과정(DOTS)이 시행되었음에도 불구하고 사례 발견률은 WHO 목표치인 85%에 미치지 못합니다.

DOTS 전략은 결핵 전염병을 통제하기 위한 최적의 프로그램으로 WHO에 의해 추진됩니다. 세계보건기구(WHO)에 따르면 항생제 치료는 환자의 약 90%에서 효과가 있지만 치료 기간은 의료 서비스에 막대한 부담을 주고 환자들은 증상이 호전되면 치료를 중단하는 경우가 많다. 이는 결핵 통제 프로그램이 85% 성공적인 치료라는 WHO의 목표에 도달하는 것이 극도로 어렵다는 것을 의미합니다. 치료 기간을 단축하면 순응도와 치료 결과에 상당한 영향을 미칠 것으로 추정됩니다. 그러나 지난 40년 동안 항생제 개발이 거의 없었기 때문에 치료 옵션은 극히 제한적입니다. 항생제 내성 결핵과 관련된 상황은 훨씬 더 나쁩니다. 최근의 분자 역학 연구는 남아프리카 공화국의 MDR-TB가 대부분 MDR 변종의 전파에 의해 발생한다는 설득력 있는 증거를 제공했습니다. 다제내성결핵 사례.

약제내성 결핵을 퇴치하는 효과적인 방법 중 하나는 결핵에 걸린 사람을 신속하게 진단하고 질병의 초기 단계에서 잠재적으로 약제내성 결핵 변종을 발견하는 것입니다. 스미어 현미경 검사는 많은 개발도상국에서 최첨단 진단법으로 남아 있지만, 이 방법은 HIV 공동 감염에 의해 더욱 손상되는 낮은 감도를 보여줍니다. 문화 기반 방법은 여전히 ​​황금 표준이지만 시간이 많이 소요되어 종종 광범위한 진단 지연으로 이어집니다.

WHO는 WHO 글로벌 실험실 전략 계획의 일환으로 결핵균 배양 및 약물 감수성 검사(DST)에 대한 접근 확대를 촉구했습니다. 따라서 2010년까지 전 세계 인구의 50%가 문화 및 DST 서비스에 접근할 수 있어야 하며 2015년까지 확장이 완료되어 50억 명 이상을 대상으로 해야 합니다. 그러나 리소스가 부족한 환경에서 문화 및 문화 기반 DST에 대한 액세스를 확장할 수 있더라도 문화 기반 DST의 느린 처리 ​​시간(몇 주)은 치료 결정 및 환자 결과에 미치는 영향을 제한합니다. 이는 질병의 급속한 진행과 높은 조기 사망 위험으로 인해 치료 결정이 지연되어서는 안 되는 HIV 감염 결핵 의심자와 어린이에게 특히 해당됩니다.

2008년 6월 WHO는 도말 양성 가래 검체에서 다제내성결핵을 신속하게 검출하기 위해 LPA(line probe assay) 사용을 권장했습니다. 이러한 LPA는 PCR(중합 효소 연쇄 반응)을 사용하여 마이코박테리아 게놈의 관심 영역을 증폭한 다음 시퀀스 특이적 프로브에 대한 역 하이브리드화를 수행합니다. 가장 눈에 띄는 상용 DST 제품은 도말 양성 가래 샘플 또는 배양 분리물에 사용하기 위한 GenoType® MTBDRplus 분석(HAIN Lifescience, GmbH, Nehren, Germany)입니다. 두 가지 방법 모두 M. tuberculosis 복합 감염과 RIF 저항성을 유발하는 돌연변이(rpoB 유전자)를 감지합니다. MTBDRplus 분석은 katG 유전자와 inhA 프로모터 유전자 영역을 분석하여 INH 저항성을 검출할 수 있습니다. Genotype MTBDRplus를 사용하여 INH 및 RIF 저항성을 감지하는 민감도 및 특이도가 높은 것으로 나타났습니다. 2013년에 유전자형 MTBDRsl은 WHO에 의해 승인되었습니다. 이 두 번째 라인 LPA 분석은 결핵균에서 각각 gyrA, rrs 및 embB 유전자를 표적으로 하여 플루오로퀴놀론, 아미노글리코시드, CAP 및 EMB에 대한 내성을 검출할 수 있게 합니다. 유전자형 MTBDRs1의 민감도는 플루오로퀴놀론 내성 검출에 대해 75~91%, KANA 내성에 대해 77~85%, CAP 내성에 대해 80~87%, EMB 내성에 대해 57~69% 범위입니다.

이 기술에는 몇 가지 제한 사항이 있습니다. 첫째, 저항성을 부여하는 모든 유전자형이 알려진 것은 아니며 둘째, DST 방법이 모두 표준화된 것은 아니며 성능이 다양합니다. 이로 인해 특정 약물에 대한 분자 기반 방법의 최적이 아닌 변수 감도가 발생할 수 있습니다. 이 방법의 개방형 튜브 형식은 잠재적인 앰플리콘 교차 오염을 허용하여 잘못된 진단 및 후속 환자 관리 부실로 이어질 수 있습니다. 따라서 이러한 테스트를 실행하려면 값비싼 인프라가 필요합니다.

대체 진단 및 DST 솔루션은 2010년 12월에 WHO가 M. tuberculosis의 신속한 동시 검출을 위한 폐쇄형 완전 통합 자동화 중첩 실시간 PCR 분석인 Xpert®MTB/RIF(Xpert)의 사용을 권장했을 때 사용할 수 있게 되었습니다. 다제내성결핵 및 HIV 관련 결핵의 위험이 있는 결핵 의심자의 첫 번째 진단 테스트로 사용하기 위한 복합 및 RIF 내성. 이 방법을 사용하면 단일 일회용 플라스틱 카트리지 내에서 시료 오염 제거, PCR 및 실시간 분석이 가능합니다. 소요시간은 2시간 이내입니다. Xpert는 스미어 양성 검체에 대해 우수한 성능을 발휘하며 스미어 음성 및 폐외 결핵 및 RIF 저항성 결핵 검체의 진단을 개선할 가능성을 보여줍니다. 따라서 이 시스템은 HIV 동시 감염률이 높은 환경에서 특히 유용할 수 있습니다. 그러나 Xpert 분석은 스미어 음성 샘플에서 TB를 검출하는 데 ~70%의 민감도만 가지며 RIF 내성에 대한 정보만 제공합니다. 또한 테스트에서 RIF 저항성이 나타나면 표본을 2차 DST로 보내야 합니다. 따라서 빠른 테스트로 얻은 시간은 기존 DST 테스트의 필요성으로 인해 손실됩니다. 또한 이 테스트는 적절한 치료 요법의 공식화에 필수적인 약리 유전 정보를 제공하지 않습니다. 최근 WHO는 Xpert®MTB/RIF의 후속 제품인 Xpert Ultra(Ultra)를 승인했습니다. Ultra는 리팜피신 내성을 감지하는 능력을 유지하며 총 실행 시간이 거의 절반으로 줄어든 Xpert®MTB/RIF 이전 모델보다 10배 더 민감한 것으로 보고되었습니다.

Xpert와 MDRplus는 남아프리카 국립 보건 실험실 서비스(NHLS)에서 성공적으로 구현되었습니다. NHLS는 배양 기반 진단에 비해 치료 시작까지의 시간을 단축하기 위해 2008년에 MTBDRplus LPA를 구현했습니다. 7일 미만의 검사실 처리 시간에도 불구하고 다제내성결핵이 진단되었을 때 치료 시작까지 걸리는 시간은 평균 55일이었습니다. 추가 지연의 원인을 조사한 결과 실험실 처리 시간이 크게 단축되었지만 스미어 양성 샘플의 경우 22일, 스미어 음성 샘플의 경우 29일로 유지되었습니다. 이는 테스트가 필요한 많은 양의 샘플과 클리닉에 배포하기 전에 테스트에 대한 후속 평가로 설명되었습니다. 이는 유전자 기반 테스트를 신속하게 처리하고 보급하기 위해 진단 실험실을 재정비할 필요성을 강조합니다. 또한, 이 연구는 신속한 유전자 기반 검사에 대응하기 위해 의료 시스템을 개선해야 할 필요성도 강조했습니다. 진단서 발송 후 치료 시작까지의 시간(진단 방법에 관계없이 평균 21일)에는 변화가 관찰되지 않았습니다.

TB의 진단은 어렵지만 제어 프로그램의 중심인 것으로 알려져 있습니다. 최근의 발전에도 불구하고 진단은 아직 충분히 빠르고 저렴하며 포괄적이지 않으며 Xpert 장비의 도입으로도 진단 시간이나 아마도 환자 유지 시간이 크게 줄어들지 않았습니다. 남아공에서는 Xpert가 도입되어 결핵 전염병을 해결하기 위해 빠르게 확장되었지만 테스트 장비는 중앙에 있습니다.

연구자들은 POC에서 증상이 있는 환자의 TB 테스트를 위해 Xpert®MTB/RIF 및 Xpert Ultra를 구현하는 연구를 제안합니다. 이는 잠재적으로 진단 시간을 개선하여 중앙 집중식 테스트에 비해 치료 시작 시간을 개선할 수 있습니다.