$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Naar schatting 3,7 miljoen mensen met tuberculose werden in 2023 wereldwijd niet gediagnosticeerd en behandeld, wat de aanzienlijke bedreiging van tuberculose voor de wereldwijde gezondheid benadrukt. De WHO schat dat ongeveer 400.000 mensen in 2023 rifampicineresistente (RR-TB) of multiresistente tuberculose (MDR-TBC) ontwikkelden1. Het snel diagnosticeren en behandelen van tuberculose en DR-tbc is essentieel voor het bereiken van de mijlpalen en doelstellingen voor het verminderen van de incidentie en mortaliteit van tuberculose1.
Vertrouwen op conventionele kweekmethoden en fenotypische gevoeligheidstesten voor geneesmiddelen (pDST) vertraagt de bepaling van het resistentieprofiel van klinische isolaten en behandeling, met doorlooptijden van 6-8 weken, en vereist een complexe biocontainment-infrastructuur. Routinematige diagnostische tests, in combinatie met NGS van DR-TB, kunnen een uitgebreid resistentieprofiel voor geneesmiddelen bieden en de personalisatie van MDR-TB-regimes verbeteren, terwijl ook de tijd tot effectieve behandeling wordt verkort van weken of maanden tot dagen 2,3,4.
In 2023 en 2024 heeft de WHO het gebruik van tNGS aanbevolen als een nieuwe diagnostische klasse om snel de gevoeligheid voor eerste- en tweedelijns anti-tbc-geneesmiddelen te bepalen5. Dit maakt het een waardevol hulpmiddel voor het begeleiden van behandelingsbeslissingen zonder de noodzaak van Mycobacterium tuberculosis (MTB) -cultuur in laboratoria van bioveiligheidsniveau 3 (BSL-3). Een tNGS-benadering is een gecondenseerde vorm van sequencing die polymerasekettingreactie (PCR) gebruikt om gendoelen die resistentie tegen geneesmiddelen verlenen te amplificeren voorafgaand aan sequencing. Onder de door de WHO aanbevolen tNGS-tests hebben we de Deeplex Myc-TB-test geselecteerd, waarvan is gemeld dat deze voldoet aan de op klassen gebaseerde criteria voor het detecteren van resistentie tegen rifampicine, isoniazide, ethambutol, pyrazinamide, fluorchinolonen, amikacine, streptomycine, linezolid, bedaquiline en clofazimine. We gebruiken deze test om de geschiktheid van het DNA dat met dit protocol is geëxtraheerd voor stroomafwaartse tNGS te evalueren.
Daarnaast publiceerde de WHO de 2eeditie van de catalogus van mutaties die verband houden met resistentie tegen geneesmiddelen bij MTB, met een routekaart voor het gebruik van sequencing van het hele genoom (WGS) en tNGS om de gevoeligheid voor geneesmiddelen te voorspellen en de behandeling te begeleiden6. Een recente systematische review en meta-analyse toonden aan dat tNGS een gevoeligheid en specificiteit had van respectievelijk 94,1% en 98,1% voor de detectie van geneesmiddelresistentie, gebaseerd op 23 doelen in verschillende resistentieverlenende regio's in het MTB-genoom, vergeleken met pDST7.
De implementatie van deze methoden blijft echter een uitdaging vanwege de complexiteit en kosten die specifiek verband houden met de vereiste workflows, infrastructuur en apparatuur. Een cruciale uitdaging is het isoleren van voldoende mycobacterieel DNA van hoge kwaliteit rechtstreeks uit het sediment van ontsmet sputum, een cruciale stap voor stroomafwaartse tNGS-toepassingen. Om dit aan te pakken, presenteren we een snelle en eenvoudige DNA-extractiemethode die is afgestemd op tNGS.
De gestandaardiseerde DNA-extractiemethode voor de geselecteerde MTB tNGS-test omvat een interne handleiding en geautomatiseerd protocol8. Hier beschrijven we een vereenvoudigd, op matrix gebaseerd DNA-extractieprotocol (Figuur 1). De methode maakt gebruik van de InstaGene Matrix (IGM), die metalen en eiwitten bindt, waardoor hoogwaardige nucleïnezuurextractie rechtstreeks uit ontsmette sputumsedimenten mogelijk is. Dit alternatief zorgt voor een snellere doorlooptijd en voldoende DNA-opbrengst voor downstream tNGS. Dit protocol overwint de complexiteit van de handmatige en geautomatiseerde methoden en zorgt tegelijkertijd voor hoogwaardige tNGS voor de snelle diagnose van varianten die resistentie verlenen in MTB. Met de groeiende belangstelling voor het gebruik van tNGS binnen de mycobacteriologie, zou dit protocol de acceptatie ervan in routinematige diagnostische workflows kunnen vergemakkelijken.

Figuur 1: Schematische weergave van de methoden voor het extraheren van mycobacterieel DNA uit ontsmette sputumsedimentmonsters met behulp van een matrixsuspensie. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.