Fortschritte in der TB-Diagnostik: Tragbare Tests, hochempfindlicher DNA-Nachweis und schnelle Resistenzbestimmung

Drei aktuelle Entwicklungen in der Tuberkulose-Diagnostik verbessern die Fähigkeit, die Krankheit schneller, genauer und in Umgebungen zu erkennen, in denen Tests traditionell schwierig oder nicht verfügbar waren.

Eine im New England Journal of Medicine veröffentlichte Studie berichtete, dass ein tragbares Gerät namens MiniDock MTB innerhalb von 30 Minuten laborqualitative Ergebnisse liefert – entweder mit einer Sputumprobe oder einem einfachen Zungenabstrich. Forscher der UC San Francisco, der UC Irvine und des Makerere University College of Health Sciences in Uganda rekrutierten fast 1.400 Patienten aus sieben Ländern in Afrika und Asien. Der Test erfüllte die Genauigkeitsziele der Weltgesundheitsorganisation und erwies sich als so einfach anwendbar, dass Gesundheitspersonal die Prozedur allein anhand der gedruckten Anleitung erlernte. Das Gerät wird mit Batterien betrieben, kostet etwa 300 US-Dollar, und jeder Test schlägt mit 3 bis 4 US-Dollar zu Buche. Es nutzt molekulare Technologie zum Nachweis von DNA aus Mycobacterium tuberculosis. Für Patienten, die kein Sputum produzieren können – darunter Kinder, ältere Menschen und Menschen mit HIV – ist die Option des Zungenabstrichs revolutionär. Im März sprach die Weltgesundheitsorganisation ihre erste formelle Empfehlung für patientennahe Nukleinsäure-Amplifikationstests aus, zusammen mit Leitlinien zu Zungenabstrichproben und einer Sputum-Pooling-Strategie. Der Test funktioniert am besten bei Patienten mit gesicherten Infektionen und könnte frühe Fälle mit geringer Bakterienlast übersehen. Zudem kann er gewöhnliche TB nicht von arzneimittelresistenten Stämmen unterscheiden, sodass zur Therapiesteuerung weiterhin ein Folgetest erforderlich ist.

Unabhängig davon haben Forscher des Postgraduate Institute of Medical Education and Research in Chandigarh, des National Institute of Tuberculosis and Respiratory Diseases in Neu-Delhi und anderer Einrichtungen ein Quick-DNA-Kit entwickelt, das die Zeit für den Nachweis multiresistenter Tuberkulose erheblich verkürzt. Herzstück dieses diagnostischen Durchbruchs ist der Trans-Filter, eine Membran, die TB-Bakterien herausfiltert und gefährliche biologische Proben in sichere, versandfähige Daten verwandelt. Die Forscher untersuchten über 1.800 Patienten, um das neue System zu testen. Der Prozess beginnt mit einer Sputumprobe des Patienten, die verflüssigt und durch das Trans-Filter-Gerät geleitet wird. Die Filter werden sterilisiert und luftgetrocknet, wodurch die bakterielle DNA im Filterpapier fixiert wird. Während der Tests wurden die Membranen bis zu vier Wochen lang bei Temperaturen von bis zu 50 °C gelagert, wobei die bakterielle DNA erhalten blieb. Sobald der Filter ein Zentrallabor erreicht, nutzt das Quick-DNA-Kit die Hitzelyse – fünfminütiges Erhitzen des Filters in einer Pufferlösung auf 80 °C – um die bakterielle DNA freizusetzen, die anschließend mittels Line Probe Assay auf Mutationen untersucht wird, die auf Resistenzen gegen Antibiotika wie Rifampicin oder Isoniazid hinweisen. Das Kit reduziert die DNA-Extraktion von einem siebenstufigen Prozess, der fast eine Stunde dauert, auf einen einzigen Schritt von fünf Minuten. Die Studie konzentrierte sich hauptsächlich auf smear-positive Proben mit hoher Bakterienkonzentration; möglicherweise sind weitere Untersuchungen erforderlich, um die Sensitivität für smear-negative Patienten zu bestimmen. Eine kleine Teilmenge von Proben, die ein bestimmtes Gen (inhA) betrafen, zeigte eine geringere Sensitivität.

In einer dritten Forschungslinie wies ein hochempfindlicher molekularer Test eine überraschend hohe Rate von Mycobacterium tuberculosis-DNA bei hospitalisierten Patienten in den USA nach, wie eine in Nature Communications veröffentlichte Studie zeigt. Mithilfe eines hochempfindlichen Assays, der TB noch unterhalb der Nachweisgrenze standardmäßiger Diagnosewerkzeuge detektiert, testete ein von der Boston University geleitetes Team 146 anonymisierte Atemwegsproben, die von Mai bis September 2013 in zwei Bostoner Krankenhäusern gesammelt wurden, sowie 50 Kontrollproben von Mai bis Juli 2014. Zudem führten sie eine klinische Längsschnittstudie mit 101 Proben durch, die von Februar bis Juni 2014 gesammelt wurden. Der Totally Optimized PCR TB Assay wies TB-DNA in 12,3 % einer ersten Probengruppe nach, verglichen mit 2 % der Kontrollproben. In der Folgekohorte waren 15,8 % der Proben positiv. Eine Inzidenzrate von 12 % bis 16 % liegt weit über den Erwartungen, angesichts der niedrigen TB-Fallzahlen in Boston. 75 % der Patienten mit positivem TB-DNA-Nachweis waren 50 Jahre oder älter, was den US-Mustern entspricht, bei denen TB häufiger bei älteren Erwachsenen auftritt. Vier junge Patienten testeten positiv, von denen drei die Diagnose eines akuten Brustsyndroms gemeinsam hatten – einer lebensbedrohlichen Komplikation der Sichelzellkrankheit. Die Forscher vermuten, dass die Ergebnisse auf eine bisher nicht erkannte Form der TB hindeuten könnten, die sogenannte paubazilläre TB-Erkrankung, bei der die Bakterienkonzentration zu niedrig für den Nachweis mit konventionellen Tests ist. Die Befunde könnten ein Beleg für das „Eisberg-Prinzip" sein, bei dem diagnostizierte Fälle die sichtbare Spitze darstellen, während viele weitere Fälle verborgen bleiben. Die Autoren wiesen darauf hin, dass die Ergebnisse in größeren prospektiven Studien bestätigt werden müssen.