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Si stima che nel 2023 circa 3,7 milioni di persone affette da tubercolosi non siano state diagnosticate e trattate a livello globale, evidenziando la significativa minaccia rappresentata dalla tubercolosi per la salute globale1. L'OMS stima che nel 2023 circa 400.000 persone abbiano sviluppato una tubercolosi resistente alla rifampicina (RR-TB) o multiresistente ai farmaci (MDR-TB)1. La diagnosi e il trattamento rapido della TB e della DR-TB è essenziale per raggiungere i traguardi e gli obiettivi di riduzione dell'incidenza e della mortalità della TBC1.
L'affidamento sui metodi di coltura convenzionali e sui test di suscettibilità ai farmaci fenotipici (pDST) ritarda la determinazione del profilo di resistenza degli isolati clinici e del trattamento, con tempi di consegna di 6-8 settimane, e richiede una complessa infrastruttura di biocontenimento. I test diagnostici di routine, in combinazione con l'NGS della DR-TB, possono fornire un profilo completo di resistenza ai farmaci e migliorare la personalizzazione dei regimi di MDR-TB, riducendo al contempo il tempo per un trattamento efficace da settimane o mesi a giorni 2,3,4.
Nel 2023 e nel 2024, l'OMS ha raccomandato l'uso del tNGS come nuova classe di diagnostica per determinare rapidamente la suscettibilità ai farmaci antitubercolari di prima e seconda linea5. Questo lo rende uno strumento prezioso per guidare le decisioni terapeutiche senza la necessità di colture di Mycobacterium tuberculosis (MTB) nei laboratori di livello di biosicurezza 3 (BSL-3). Un approccio tNGS è una forma condensata di sequenziamento che utilizza la reazione a catena della polimerasi (PCR) per amplificare i bersagli genici che conferiscono resistenza ai farmaci prima del sequenziamento. Tra i test tNGS raccomandati dall'OMS, abbiamo selezionato il test Deeplex Myc-TB, che è stato segnalato per soddisfare i criteri basati sulla classe per rilevare la resistenza a rifampicina, isoniazide, etambutolo, pirazinamide, fluorochinoloni, amikacina, streptomicina, linezolid, bedaquilina e clofazimina. Utilizziamo questo test per valutare l'idoneità del DNA estratto utilizzando questo protocollo per il tNGS a valle.
Inoltre, l'OMS ha pubblicato laseconda edizione del catalogo delle mutazioni associate alla resistenza ai farmaci nella MTB, fornendo una tabella di marcia per l'uso del sequenziamento dell'intero genoma (WGS) e del tNGS per prevedere la suscettibilità ai farmaci e guidare il trattamento6. Una recente revisione sistematica e una meta-analisi hanno mostrato che il tNGS aveva una sensibilità e una specificità rispettivamente del 94,1% e del 98,1% per il rilevamento della resistenza ai farmaci, sulla base di 23 bersagli in varie regioni che conferiscono resistenza nel genoma MTB, rispetto a pDST7.
Tuttavia, l'implementazione di questi metodi rimane impegnativa a causa della complessità e dei costi specificamente associati ai flussi di lavoro, all'infrastruttura e alle attrezzature necessarie. Una sfida critica è isolare una quantità sufficiente di DNA micobatterico di alta qualità direttamente dal sedimento dell'espettorato decontaminato, un passaggio cruciale per le applicazioni tNGS a valle. Per risolvere questo problema, presentiamo un metodo di estrazione del DNA rapido e semplice su misura per tNGS.
Il metodo standardizzato di estrazione del DNA per il test MTB tNGS selezionato include un protocollo manuale e automatizzato interno8. Qui descriviamo un protocollo di estrazione del DNA semplificato e basato su matrice (Figura 1). Il metodo si avvale della matrice InstaGene (IGM), che lega metalli e proteine consentendo un'estrazione di qualità dell'acido nucleico direttamente dai sedimenti dell'espettorato decontaminati. Questa alternativa fornisce un tempo di risposta più rapido e una resa di DNA sufficiente per il tNGS a valle. Questo protocollo supera le complessità dei metodi manuali e automatizzati, garantendo al contempo un tNGS di qualità per la diagnosi rapida delle varianti che conferiscono resistenza in MTB. Con il crescente interesse per l'utilizzo del tNGS nel campo della micobatteriologia, questo protocollo potrebbe facilitarne l'adozione nei flussi di lavoro diagnostici di routine.

Figura 1: Rappresentazione schematica dei metodi per estrarre il DNA micobatterico da campioni di sedimenti di espettorato decontaminati utilizzando una sospensione di matrice. Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.