Deutsche Version siehe unten

A faster cheaper way to diagnose TB

Published in Journal of Applied Microbiology

Originally released on http://www.sfam.org.uk

Researchers have discovered a faster, cheaper method for the diagnosis of tuberculosis (TB). A major barrier in TB prevention, especially in developing countries, is that diagnosis is slow and costly. Dr Olivier Braissant and his colleagues have developed a method which could potentially decrease the time taken to make a diagnosis. Their method is also cheaper than the current fastest methods. This research has been published today in the Society for Applied Microbiology’s Journal of Applied Microbiology.

The bacterium which causes TB is called Mycobacterium tuberculosis and diagnosis of this disease is often done by growing and examining the bacteria in a laboratory. This process is slow and can take up to 57 days. Faster methods have been developed, but these tend to be very expensive and are, therefore often unavailable in developing countries. Dr Braissant and his colleagues used a microcalorimeter to detect the growth of Mycobacterium tuberculosis. This method proved to be faster than growing the bacteria in the lab and as fast as other more expensive methods (between 5.5 and 12.5 days).

Microcalorimeters, like the one used in this research, measure the heat given off during a chemical, physical or biological process, in this case when the bacteria grow. They convert this tiny temperature rise into an electrical signal which can be amplified and recorded by a computer. This then produces a graphical footprint which is unique to each species of bacteria.

As multiple samples from the same person can be tested at the same time using the microcalorimeter it is also possible to test drug susceptibilities of the bacteria. This is done by measuring the growth of different samples in the presence of different antibiotics: if no growth is detected with one antibiotic, this drug can be used to fight the infection. With the growing resistance of TB to antimicrobials, this is essential.

A further important feature of this method is that it uses readily available, cheap materials. Other fast TB detection methods often use consumables such as fluorescent or radioactive probes, meaning that every individual test comes at a significant cost. This is on top of the initial cost of the equipment, which can be around $39,000 (US). Whilst relatively inexpensive microcalorimeters are commercially available, a recent study1 estimated that a simple calorimeter can be built for around $1000 (US).

Dr Braissant and his team have shown this new method works in a laboratory setting, but this is not necessarily representative of the way it would work in outside world. So the next step is to test their method outside the lab.

“Microcalorimeters have already been shipped to Tanzania and we hope to start a first validation of our approach in the field before the end of the year” Dr Braissant explained.

One third of the world’s population are infected with TB and in 2009 there were 1.7 million deaths from the disease. The highest number of these deaths was in Africa. TB is spread through the air via sneezing, coughing and spitting and it is estimated that every untreated person infects between 10 and 15 people per year. Prompt and affordable diagnosis is therefore essential. This new technique could potentially provide a method for the rapid diagnosis of TB and due to the relatively low cost, it could be used worldwide.

English version see above

Eine schnellere und billigere Methode um TB zu diagnostizieren.

Eine schnellere und preiswertere Methode haben Forscher zur Diagnose von Tuberkulose (TB) entwickelt. Insbesondere in Entwicklungsländern ist die TB-Verhütung ein zentrales Problem, da die Diagnose sehr zeitraubend und teuer ist. Dr. Olivier Braissant und seine Kollegen haben eine Methode entwickelt, die eine massive Zeitverkürzung der Diagnose von TB erlaubt. Ihre Methode ist preiswerter als andere schnelle Diagnosemethoden. Die Resultate dieser Forschungsarbeit sind kürzlich im „Society for Applied Microbiology’s Journal of Applied Microbiology“ veröffentlicht worden.

Das Bakterium, welches TB verursacht, wird Mycobacterium tuberkulosis genannt. Die Diagnose dieser Krankheit wird meist mittels labordiagnostischer Kultivierung gestellt. Dieser Prozess ist langwierig und kann bis zu 57 Tagen in Anspruch nehmen. Schnellere Methoden sind heute erhältlich aber sehr teuer und sind deshalb meist in Entwicklungsländern nicht verfügbar. Dr. Braissant und seine Kollegen brauchten ein Mikrokalorimeter, um das Wachstum des Mycobacterium tuberkulosis nachzuweisen. Es zeigte sich, dass diese Messtechnik schneller ist als die gängige labordiagnostisch Kultivierung des Bakteriums, und gleich schnell wie andere teurere Methoden (zwischen 5.5 und 12.5 Tage).

Mikrokalorimeter, wie sie in dieser Forschungsarbeit verwendet wurden, messen die abgegebene Wärme während ein physikalischer oder biologischer Prozess abläuft. In diesem Fall die erzeugte Wärme während das Bakterium wächst. Dieser winzige Temperaturanstieg wird in ein elektrisches Signal umgewandelt, verstärkt und durch einen Computer aufgezeichnet. Dies erzeugt dann einen graphischen Fingerabdruck, der bei jedem Bakterium einzigartig ist.

Mit dem verwendeten Testgerät können gleichzeitig mehrere Proben von derselben Person geprüft werden, zudem erlaubt das Gerät auch die gleichzeitige Resistenzprüfung von Antibiotikas. Dieser Nachweis wird durch das Messen des Wachstums der verschiedenen Proben in Anwesenheit von verschiedenen Antibiotika durchgeführt. Wird dabei beim Test kein Wachstum mit einem Antibiotikum festgestellt, so kann dieses verwendet werden, um die Infektion beim Patienten zu behandeln. Dies ist insbesondere wegen der zunehmenden Antibiotika-Resistenz der TB wichtig.

Eine weitere wichtige Eigenschaft dieser Methode ist, dass vorhandenes und preiswertes Verbrauchsmaterial genutzt werden kann. Andere schnelle TB-Diagnosemethoden benötigen oft Fluoreszenz oder radioaktive Markierungstests, sodass jeder einzelne Test wesentliche teurer ist. Diese Materialkosten kommen zusätzlich zu den anfänglichen Messgerätekosten von circa 39’000 US$ dazu. Hingegen sind relativ günstige Mikrokalorimeter bereits auf dem Markt erhältlich, in einer neuen Studie1 konnte gezeigt werden, dass Mikrokalorimeter bereits für 1000 US$ gebaut werden können.

Dr. Braissant und seine Kollegen haben gezeigt, dass diese Methode im Labor funktioniert, nun muss diese im Feldversuch validiert werden. So wird der nächste Schritt sein, die Methode ausserhalb des Labors zu testen.

„Bereits sind Mikrokalorimeter nach Tansania verschickt worden und wir hoffen, dass wir die ersten Feldversuche noch dieses Jahr durchführen können“ erklärte Dr. Braissant.

Ein Drittel der Weltbevölkerung ist mit TB infiziert, 2009 gab es deswegen 1.7 Millionen Todesfälle. Die meisten davon traten in Afrika auf. TB wird meistens durch Niesen und Husten mittels Tröpfcheninfektion verbreitet, dabei wird geschätzt, dass jede unbehandelte Person zwischen 10 und 15 Menschen pro Jahr anstecken kann. Eine schnelle und erschwingliche Diagnose ist deshalb wichtig. Diese neue Analysetechnik ermöglicht einen schnellen und vergleichsweise günstigen Nachweis von TB und hat deswegen eine grosses Verbreitungspotential.