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 JoVE Biology

MODS의 결핵의 진단 방법과 내성 결핵을 multidrug

1, 2, 3, 4

1The Warren Alpert Medical School of Brown University, 2Laboratorio de Investigacion de Enfermedades Infecciosas, Universidad Peruana Cayetano Heredia, 3Department of International Health, Johns Hopkins Bloomberg School of Public Health, 4Wellcome Trust Centre for Clinical Tropical Medicine, Imperial College London

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    Summary

    현미경 - 관찰 약물 자화율 (MODS) 분석은 결핵의 고성능 감지 (TB)과 multidrug 모성 결핵 (MDRTB)에 대한 낮은 비용, 낮은 기술 도구입니다. 이 동영상은 MODS 액체 미디어 문화 방법을 설명합니다.

    Date Published: 8/11/2008, Issue 18; doi: 10.3791/845

    Cite this Article

    Brady, M. F., Coronel, J., Gilman, R. H., Moore, D. A. The MODS method for diagnosis of tuberculosis and multidrug resistant tuberculosis. J. Vis. Exp. (18), e845, doi:10.3791/845 (2008).

    Abstract

    활성 폐 결핵 환자 (TB)는 환자를 치료하고 새로운 감염을 예방 모두에 필수적인 활성 TB를 진단하고, 매년 10-15 다른 사람을 감염. 또한, 강한 결핵 (MDRTB)를 multidrug의 출현은 약제 내성의 검색이 약물 모성 변종의 확산을 막을 필요가있다는 것을 의미합니다. 현미경 - 관찰 약물 자화율 (MODS) 분석 결핵 및 MDRTB의 고성능 감지를위한 저비용, 낮은 기술 도구입니다. mycobacterium 결핵 (MTB)는 미세한 MTB의 성장은 고체 미디어 콜로니의 매크로 모양을 기다리고 이전 액체 미디어 감지하고, 수) 고체 미디어 2 이상의 액체 매체에서 빠르게 성장 1) : MODS 분석은 세 원칙을 기반으로합니다 그 성장은 subculture가 수행의 필요성을 obviating, 그것이 마약 isoniazid와 rifampicin이 MDRTB 동시에 직접 감지 수 있도록 MODS 분석에 통합할 수있는 비정형 mycobacteria이나 곰팡이 또는 세균 오염 3)에서 구분할 수 있도록, MTB의 특징입니다 간접 약물 자화율 시험. 경쟁 현재 진단은 가래 세포진 검사와 함께 낮은 감도, 고체 미디어 문화, 기존의 액체 미디어 문화 방식과 prohibitively 높은 비용, MDRTB를 탐지하기 위해 간접 약물 자화율 테스트 subculture을 필요로 진단을 때까지 긴 지연에 의해 방해하고 있습니다. 반면, 비 - 독점 MODS 방법은, 결핵 및 MDRTB에 대한 높은 감도를 가진 상대적으로 급속한 문화 방식입니다 MDRTB 동시 약물 자화율 시험을 제공하고, 결핵에 대한 테스트를 위해 단지 달러 이하 3 자원 제한 설정에 액세스할 수 있으며 MDRTB.

    Protocol

    1. 재고 솔루션을 준비
      1. 인산 버퍼 주식
        1. 인산 칼륨 일염기의 솔루션 950ml (1000ml 증류수에 녹아있는 인산 칼륨 일염기의의 9.07g)과 볶음과 함께 나트륨 이염 솔루션의 9​​50ml를 (1000ml 증류수에 녹아있는 인산 나트륨의 이염의 9.47g) 혼합, 조정 각 솔루션의 뒤로 50ml 유지 산도 필요한 경우
        2. 6.8 ± 0.2 산도를 조정 : 산도 마련에 추가 인산 나트륨 이염 솔루션, 낮은 산도로 인산 칼륨 일염기의 솔루션을 추가
        3. 121-124에서 압력솥 ° C 15 분 소독하기
        4. 플레이트 48 시간 37 페트리 접시와 부화에 영양소 한천 배지에 인산 버퍼 용액 ° C의 100μl 나누어지는가 불임을 확인하기
        5. 2-8에서 냉장고에 보관 ° C에 1 개월

          참고 : 각 가래 샘플은 인산 버퍼 용액 10ml을 필요로
      2. 오염 제거 주식
        1. 동일한 수산화 나트륨 솔루션의 볼륨 (200ml 멸균 증류수에 녹아 수산화 나트륨의 8.0g)과 나트륨 구연 산염 솔루션 (200ml 멸균 증류수에 소주 나트륨 구연 산염의 5.8g) 결합
        2. 15 분 동안 121-124 ° C에서 믹스 앤 압력솥
        3. 2-8에서 냉장고에 보관 ° C에 1 개월

          참고 : 각 가래 샘플은 방사능 제거 주식 ​​2ml 필요
      3. 문화 미디어 주식
        1. 멸균 증류수의 900ml에 글리세린과 7H9 중간 가루 casitone과 5.9g의 1.25g의 3.1ml 추가, 지속적인 교반과 혼합 완전히 해산까지
        2. 15 분 동안 121-124 ° C에서 압력솥
        3. 쿨 및 항생 솔루션과 내부 통제의 준비를위한 무균 샘플 준비 16X 100mm 유리 튜브 및 10.8ml aliquots에 4.5ml aliquots에 멸균 매체를 나누어
        4. ° C 48 시간 동안 불임을 (탁​​도의 부족) 확인하기 위해 37 알을 품다
        5. 2-8 ° 모자와 C의 저장소가 긴밀하게 1 개월에 폐쇄

          참고 : 각 가래 샘플 7H9 매체 중 하나가 포함된 튜브 4.5ml 필요
      4. 항생제 재고 솔루션
        1. A. Isoniazid 주식 (8 MG / ML)
          1. 20 MG는 2.5ml 멸균 증류수에 완전히 용해 isoniazid
          2. 수성 용매에 대한 0.2μm 주사기 필터와 필터
          3. 최대 6 개월까지 -20 ° C에서 살균 마이크로 원심 분리 튜브에 20μl aliquots에 저장

            참고 : 각 저장 20μl 나누어지는가 최대 100 개의 샘플 (소모 포함)에 대한 충분
        2. B. Rifampicin 주식 (8 MG / ML)
        1. 1.25ml DMSO 완전히 20mg rifampicin을 풀다
        2. 1.25ml 무균 증류수와 혼합 추가
        3. 유기 용매에 대한 0.2μm 주사기 필터와 필터
        4. 최대 6 개월까지 -20 ° C에서 살균 microcentrifuge 튜브에 20μl aliquots에 저장

          참고 : 각 저장 20μl 나누어지는가 최대 100 개의 샘플 (소모 포함)에 대한 충분
    2. 작업 솔루션을 준비
      1. 오염 제거 작업 솔루션
        1. 필요한 오염 제거 솔루션의 모든 20ml에 NALC 결정을 0.1g을 풀다

          참고 : 각 예제는 오염 제거 솔루션 2ml 요구

          참고 : NALC은 시간이 경과함에 따라 mucolytic 활동을 잃는 등 24 시간 후에 사용하지 않는 남아있는 NaOH - NALC의 오염 제거 솔루션을 무시
      2. 문화 미디어 작업 솔루션
        1. 아웃 설정 :
          1. 모든 가래 샘플 7H9 중간 1 튜브 처리, 플러스마다 접시 하나 추가 튜브 (부정적인 제어 열)으로
          2. 긍정적인 컨트롤 7H9 중간 2 튜브 (3 monoresistant 종자를 사용하는 경우)
          3. 항생제 솔루션 준비 10.8ml 7H9과 1-2 튜브
        2. 각 샘플 튜브 7H9의 4.5ml을 0.5ml OADC 추가
        3. 10.8ml 7H9와 튜브에 1.2ml OADC 추가
        4. (이들은 PANTA 필요하지 않습니다) 항생제 솔루션 준비에 사용되는 12ml 7H9 - OADC로 (S) 5ml 긍정적인 컨트롤 7H9 - OADC하고, 튜브 2 튜브를 따로 설정
        5. Reconstitute의 PANTA 각 샘플 튜브와 부정적인 제어 튜브 (7H9 - OADC - PANTA : 전체 볼륨 = 5.1ml)을 0.1ml 추가

          참고 : PANTA (7H9 - OADC - PANTA)와 완전한 매체가 가래 샘플 및 부정적인 제어에 사용되며 긍정적인 컨트롤과 항생 솔루션 준비 PANTA없이 7H9 - OADC 사용
      3. 항생제 작업 솔루션
        1. 1. 사용하지 않는 24 - 잘 판에 항생제 작업 솔루션을 제작하는 단계에 대한 그림 1을 참조

          참고 : 정확한 자화율 결과, 최종 항생제 농도가 중요합니다. 다음 절차는 리터에 적합합니다aboratories는 micropipettes 갖춘. micropipettes를 사용할 수없는 경우, 투베르쿨린 주사기는 modsperu.org에서 가이드 부록 3 사용자에 설명되어 dilutions의 다른 시리즈와 함께 사용할 수 있습니다

          참고 :하지 마십시오 다시 동결 또는 마약 관련 활동은 유실될 수 있으므로 항생제 작업 또는 주식 솔루션을 다시 사용하는 처리 하루 그림 1의 끝 부분에 모두 사용하지 않는 항생제 솔루션을 폐기하십시오.. (modsperu.org에서 사용자 설명서에서) 항생제 작업 솔루션을 만들기
    3. 가래 샘플 및 플레이트 준비
      1. 오염을 제거하는 것
        1. 15ml 원심 튜브에 가래 샘플의 장소 2ml (면 이하, 인산 버퍼 2ml까지하게, 더 많은 경우에만 2ml를 사용하십시오)
        2. 2ml NaOH - NALC 솔루션 추가
        3. 캡 밀접하게 관 20 초 소용돌이, NaOH - NALC 솔루션 연락처에게 전체 내부 튜브의 표면과 뚜껑을 보장하기 위해 튜브를 반전
        4. 15 분 최소 스탠드하자 - 샘플 특히 점성 경우 몇 분 연장하실 수 있습니다. 치료를 통해 방지를 위해, 20 분 넘지 않아야
        5. 4 번 알칼리 중화 및 오염 제거 프로세스를 종료하고, 반전 튜브로 잘 섞어 인산 버퍼 (산도 6.8)와 14ml로 튜브를 채우
        6. 15 분 동안 3,000그램에서 원심 분리기 (3천g에 도달하기 위해 필요 분당 회전의 방정식에 대한 modsperu.org의 사용 설명서의 부록 2 참조)
        7. 조심스럽게 10 % 나트륨 차아 염소 산염 또는 기타 적합한 살균제와 액체 폐기물 컨테이너에 뜨는를 부어 및 펠릿을 유지
      2. 최종 샘플 정지 및 백업의 준비
        1. 7H9 - OADC - PANTA을 (5.1ml이 들어있는 튜브에서) 사용하면 파스퇴르 피펫으로 원심 튜브에 2ml의 총 볼륨의 샘플 펠렛을 resuspend; 잘 혼합
        2. 백업으로 2-8에서 샘플 서스펜션과 microcentrifuge 관에 저장 ° C의 1ml를 제거
        3. 나머지 7H9 - OADC - PANTA와 튜브 샘플 중지의 두 번째 1ml를 추가, 잘 섞는다. 이것은 도금을위한 준비 최종 샘플 솔루션입니다
      3. 24 잘 플레이트로 샘플 suspensions 배치
        1. 24 잘 플레이트의 칼럼의 4 우물의 각에 최종 샘플 정지 플레이스 900μl
        2. , 열 세를 제외하고 접시의 모든 열 때까지 추가 샘플과 함께 반복 (또는 모든 샘플이 도금까지) 채워집니다
        3. 각 시료 접시의 열 3 4 우물 (부정적인 내부 통제)에 샘플 않고 7H9 - OADC 매체 플레이스 900μl
      4. 샘플로 항생제 추가
        1. 멀티 채널 피펫을 사용하여 조심스럽게 7H9 - OADC 및 항생 작업 솔루션 (항생제 희석의 열 두 그림 1 판 - 참조)와 우물에서 100μl 4 개의 도움말을 기입
        2. 판이나 샘플을 건드리지 않고도 900μl 샘플 솔루션을 열 한 우물에 100μl aliquots 추가
        3. 모든 열이 매체의 추가 100μl (약물이없는 우물) 또는 (대조군 열 세 포함) 항생제 솔루션을받은 때까지 반복
        4. sealable polythene (애) 가방 및 인감 년에 덮개 및 장소 접시를 닫습니다 (가방이 포인트 이후 다시 오픈되지 않습니다)
        5. 37 ° C (CO 2 농축이 필요하지 않습니다)에 품어
    4. 품질 관리
      1. 부정적인 통제는 각 접시에 실행됩니다. 대조군 열에있는 우물의 어떤 성장의 존재가 교차 오염, 따라서 전체 접시가 폐기되어야하고 샘플을 다시 도금을 나타냅니다.
      2. 양성 컨트롤이 하루의 끝에 별도의 접시에 실행됩니다. 하나는 완벽하게 약물 민감한 변형이 열이 다른 열에 실행 INH와 RIF에 스트레인 방지에서 실행됩니다. MDR 스트레인 실행에 대한 우려, INH monoresistant 변형 모두와 RIF monoresistant 변종이 감염될와 MDR 긴장의 장소에서 실행할 수있다면. 모든 긍정적인 컨트롤하는 미디어 지원 성장을 증명하기 위해 약물없는 우물 성장이 있어야합니다. 약물 농도가 올바른지 입증하려면 민감한 긴장은 INH RIF이나 우물에서 성장하지 말아야하지만, MDR 스트레인은 ​​INH와 RIF 우물도 성장 성장해야합니다.
    5. 플레이트 읽기
      1. 로 도금의 하루 "일 0,"판 읽기 5 일에 시작하고, 부정적인 경우에는 주 5 독서는 일 14 다음 일 15 매 2~3일 때까지 (또는 작업 부하에 따라 대체 일간) 매일 이루어집니다 -21. 접시가에 대한 검사 아르10X 목적으로 바뀌 가벼운 현미경
      2. 긍정적인 문화는 마약없는 우물 둘 다에서 두 개 이상의 콜로니 형성 단위 (> 2 CFU)가있는 하나입니다. 조기 mycobacterial 성장은 작은 곡선이나 컴마 나선 은하 (일 5-9) 같다. 콜로니 형성은 일반적으로 "코드"또는 "꼬인 것"(modsperu.org에 이미지 라이브러리를 참조) 진행
      3. 당일 문화 약물 함유 우물이 읽어야 2 약물없는 우물에 긍정적인 것입니다. 약물의 존재의 모든 성장은 약물에 대한 저항력을 나타냅니다.

        참고 : 긍정적인 문화가 마약없는 우물에 기록됩니다> 일주 후 약물이 포함된 웰스의 읽는이 완료되면,이 성장 브레이크를 통해 같은 저항을 대표하지 않을 수도 가끔 볼 수 있습니다
      4. 일 21에 의해 긍정하지 않습니다 샘플은 부정적인 문화로 간주됩니다
      5. mycobacterial 성장 흐려 발생하지 않는 반면, 우물의 흐려은 오염 전면에 자라난의 결과입니다
      6. 21일 완료에 문화가 삭제할 수 있습니다. 문화는 밀폐 봉지에 남아 압력솥 가방에 위치하고 45-60분에 대한 121-124 ° C에서 autoclaved 아르

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    Discussion

    MODS의 분석은 자원 제한 설정 대상으로합니다. 처음으로, MODS은 결핵의 빠른 액체 문화 감지 기능을 제공하고 테스트 당 단지 달러 이하 3 자원 제한 설정에 대한 내성 결핵을 multidrug. MODS이 아닌 독점적인 반복 방법론이며, MODS 커뮤니티는 항상 다른 실험실 만들 수 있었다 것을 개선에 관심을 가지고있다.

    액체가 쏟았거나 aerosolized 수 있기 때문에 회귀 우려가 결핵의 액체 미디어 문화의 biosafety입니다. 우리는 간접 약물 자화율 시험은 spillage 및 aerosolization의 수행자 위험과 mycobacteria의 고도로 집중 솔루션의 조작을 포함하기 때문에 MODS 분석 어떤 분석되는 관련 간접 약물 자화율 시험보다 biosafe이라고 믿고, 반대로, MODS는 단순히의 접종 관련 접시에 가래 샘플은, 그 이후 판은 비닐 봉지 안에 봉인하고 다시 오픈되지 않습니다. 이것은 직업 위험 약물 자화율 테스트를하지 않고 가래 샘플을 도금 실험실 노동자 가래 비방 현미경을하고 근로자에​​보다 더 없었다는 보여준 한국 (김 2007)에서 데이터에 의해 지원되며 반면에, 이러한하고 약물 자화율 시험은 결핵에 대한 매우 높은 산업 위험을했다.

    우리는 강력하게 이러한 절차의 아무도는 실험실 종사자에 대한 적절한주의없이는 수행되지하는 것이 좋습니다. 이것은 개인 호흡기 보호, HEPA 필터를 통해 필터링 녹초가 공기와 함께 클래스 2 생물 학적 안전 캐비닛 및 샘플 조작되고있는 동안 공기의 난기류를 중지 실험실의 문에 자물쇠 N - 95 마스크를 포함합니다.

    extrapulmonary 샘플을 처리하는 표준 운영 절차, mycobacterium tubercuclosis 및 기타 mycobacteria와 박테리아 및 곰팡이 오염의 사진 라이브러리, 권장 품질 보증 전략, MODS를 사용하여 시작하는 실험실의 인증을위한 절차 및 FAQ 시트는 modsperu.org에서 구할 수 있습니다

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    Disclosures

    Acknowledgements

    우리는 결핵의 성장 시간 저속 비디오 세그먼트에 대한 숀 피츠 워터와 카르멘 Giannina 루나 콜롬보을 인정하고 싶습니다. 우리는 현재의 프로토콜은 대부분 그대로 찍은있는 사용자 가이드를 편집하는 동안 그녀의 철저하고 탁월한 의견에 마티 로퍼 감사 및 공동 제작. 이 비디오의 제작은 NIH / 포가티 국제 센터에 의해 투자되었다 http://www.fic.nih.gov/ 데이비드 AJ 무어 임페리얼 칼리지 런던 대학에서 전염병에 열대 의학 및 리더의 웰컴 트러스트 임상 연구원 (펠로우쉽으로 기여 보너스 번호 078067/Z/05). 마크 F. 브래디는 NIH / 포가티 국제 센터 연구원으로 기여.

    Materials

    Name Type Company Catalog Number Comments
    Refrigerator/ freezer Equipment to store pre-prepared broth and antibiotic stocks
    Vortex Equipment to aid sputum decontamination
    Centrifuge Equipment for sputum concentration; capable of reaching 3000 g; d–s not need to be refrigerated, but MUST be biosafe (buckets can be sealed)
    Incubator (37 degree C) Equipment for culture; need not be CO2 enriched
    Inverted light microscope Microscope to read MODS plates
    Autoclave Equipment to sterilize media, PBS and used plates
    Balance Equipment to weigh isoniazid, rifampicin and NALC
    Middlebrook 7H9 broth (Difco) Reagent Fisher Scientific DF0713-17-9 500gr/bottle; culture media base
    Casitone (pancreatic digest casein) Reagent Fisher Scientific DF0259‐17‐9 500gr/bottle; culture media base
    Glycerol (glycerin) lyophilized Reagent Sigma-Aldrich G‐33‐500 500ml/bottle; culture media base
    PANTA (Antibiotic mixture lyophilized BD) Reagent Fisher Scientific B4345114 6 bottles/pack; antibiotic media supplement
    OADC (Middlebrook OADC enrichment BD) Reagent Fisher Scientific B11886 10 x 20ml/pack; nutritional media supplement
    Dimethyl sulphoxide (Hibri-Max) Reagent Sigma-Aldrich D-2650 100ml/bottle; to prepare rifampicin stock
    Antibiotic stocks: isoniazid Reagent Sigma-Aldrich I-3377 50gr/bottle; direct susceptibility testing
    Antibiotic stocks: rifampicin Reagent Sigma-Aldrich R-3501 1gr/bottle; direct susceptibility testing
    Sodium hydroxide (pellets) Reagent Sigma-Aldrich 221465 500gr/bottle; sputum decontamination
    Sodium citrate (trisodium salt dihydrate) Reagent Sigma-Aldrich S-4641 500gr/bottle; sputum decontamination
    N-acetyl-L-cysteine Reagent Sigma-Aldrich A-7250 50gr/bottle; sputum decontamination
    Potassium Phosphate Monobasic crystal. KH2PO4 Reagent Sigma-Aldrich P0662 500gr/bottle; sputum decontamination
    Sodium Phosphate Dibasic, anhydrous. Na2HPO4 Reagent Sigma-Aldrich S0876 500gr/bottle; sputum decontamination
    Sodium hypochlorite Reagent household bleach to discard contaminated waste
    15ml centrifuge tubes (polypropylene 15ml Falcon 35‐2096) Consumable Fisher Scientific 14‐959‐49B 500ea/case; for sputum decontamination and concentration
    24 well plates (Plates Tissue 24 wells BD Falcon 35‐3047) Consumable Fisher Scientific 08-772-1 50 plates/case; for culture and reading
    Sealable polythene bags 6 X 6 “ (ziplock) Consumable for biosecurity to contain 24 well plate
    Glass tubes with lid (16 x 100mm and 18 x 145mm) Consumable VWR international 47729-583 500 tubes/case; to store aliquots of prepared broth
    Screw cap microcentrifuge tubes (1.5ml) Consumable Fisher Scientific 05‐669‐22 1000ea/case; to store aliquots of antibiotic stocks
    0.22μm filters (aqueous solvents) Syringe filter Millex blue Consumable Fisher Scientific SLGL 025 OS 50 units/case; to filter antibiotic stocks
    0.22μm filters (organic solvents) Syringe filter Millex yellow Consumable Fisher Scientific SLGV 033 RS 50 units/case; to filter antibiotic stocks
    Disposable Pasteur pipettes borosilicate glass 9″ Consumable Fisher Scientific 13‐678‐20C 720ea/case; to mix PANTA with media mix
    Aerosol barrier tips 1000‐1300μl Consumable Fisher Scientific 02‐707‐51 1000ea/pk; to dispense media into plate
    USA Scientific Tips One 1‐200μl yellow tips Consumable Fisher Scientific 1111‐0006 1000 tips/bag; to dilute antibiotic stocks

    References

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    Comments

    4 Comments

    I think it is an interesting video about the rapid diagnosis of tuberculosis by MODS assay but I also think this assay might be improve if the casein is replaced by simple amino acids in order to generate a chemically culture medium.
    Reply

    Posted by: AnonymousJanuary 10, 2009, 11:21 AM

    nice work.  how dŒs this compare to the MABA method?  what is the false positive and false negative rates with samples from adult humans?
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    Posted by: AnonymousMarch 9, 2009, 9:47 AM

    very good site for TB, but method lacks the video of reading a plate on inverted microscope.
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    Posted by: AnonymousMarch 31, 2009, 3:38 PM

    Excelente trabajo, el MODS es una tecnica infalible, considero que existe buena concordancia con las pruebas confirmatorias de sensibilidad a drogas como metodo proporciones, APP, TEMA, MABA e incluso Fagotipificacion.
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    Posted by: cesar augusto r.November 3, 2009, 11:17 PM

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