A nucleic acid amplification assay in the diagnosis and management of tuberculosis in a low-incidence area

Abstract

WHO:n arvion mukaan joka kolmas ihminen maailmassa on saanut tuberkuloositartunnan. Tuberkuloosiin sairastuu 8 miljoonaa ja kuolee 2 miljoonaa ihmistä vuosittain. Suomessa todetaan alle 400 uutta tuberkuloositapausta vuodessa. Tuberkuloosin torjunnassa keskeistä on todeta uudet tautitapaukset mahdollisimman varhaisessa vaiheessa, mieluimmin jo silloin, kun potilas ei vielä tartuta muita. Tarkka ja nopea diagnostiikka on aina tärkeää, sillä tuberkuloosin lääkehoito on raskas ja tartuttavia potilaita hoidetaan eristyshuoneessa alkuun vähintään kahden viikon ajan.

Tuberkuloosibakteerin hidaskasvuisuus vaikeuttaa taudin laboratoriodiagnostiikkaa. Keuhkotuberkuloosin toteaminen perustuu yskösten värjäys- ja viljelytutkimuksiin, joilla on kuitenkin heikkoutensa. Värjäystestillä voidaan vuorokaudessa todeta potilaan tartuttavuus, mutta testi on epäherkkä eikä erota tuberkuloosibakteeria ei-tuberkuloottisista mykobakteereista. Tällä on merkitystä, sillä muiden mykobakteerien aiheuttamat sairaudet eivät aiheuta tartuntavaaraa ja lääkehoito, jos on tarpeen, eroaa tuberkuloosin hoidosta. Viljelytutkimus on herkkä ja antaa lopullisen mikrobiologisen varmistuksen tuberkuloosista, mutta tulos valmistuu vasta 2-4 viikon kuluessa. Viljelystä voidaan myös edetä lääkeherkkyystutkimuksiin ja epidemiologisiin selvityksiin.

Nukleiinihapon monistustesti (NAA-testi) on nopea ja herkkä, mutta se ei pysty kaikilta osin korvaamaan perinteisiä testejä. Tutkimuksen tarkoituksena oli määrittää NAA-testin herkkyys ja tarkkuus värjäys- ja viljelytesteihin verrattuna sekä selvittää testin roolia ja kustannustehokkuutta perinteisten testien lisänä keuhkotuberkuloosin diagnostiikassa matalan tuberkuloosi-ilmaantuvuuden alueella. Lisäksi tutkittiin NAA-testin käyttökelpoisuutta keuhkotuberkuloosia sairastavien potilaiden hoidon seurannassa.

Värjäys-, viljely- ja NAA -testit tehtiin 386 tutkittavalle ja 34 kontrollihenkilölle. Tutkituista 327:lla oli alkutilanteessa epäily tuberkuloosista (72:lla oli tuberkuloosi), 44 oli aikaisemmin sairastanut tuberkuloosin ja hoidon seurantaryhmässä oli 15 potilasta. Tutkimusaineisto kerättiin sairauskertomuksista ja laboratoriotulosteista. NAA-testin kustannustehokkuutta arvioitiin päätösvuokaavion avulla.

Kokonaisuutena NAA-testin herkkyys ja tarkkuus Mycobacterium tuberculosis -kompleksin osoittamisessa yskösnäytteistä olivat hyvällä tasolla (83 % ja 99 %) viljelyyn verrattuna. Värjäyspositiivisilla potilailla testin herkkyys oli erinomainen, mutta värjäysnegatiivisilla, joilla bakteerimäärä näytteessä on yleensä vähäinen, herkkyys oli vaatimaton. NAA-testillä ei todettu vääriä positiivisia tuloksia henkilöillä, joilla oli arpia keuhkojen röntgenkuvassa sairastetun tuberkuloosin jäljiltä. Hoidon aikana NAA-testin tulokset olivat potilaiden kliiniseen ja mikrobiologiseen tilanteeseen nähden epäjohdonmukaisia, eikä kahden erityyppisen NAA-testin välillä todettu merkittävää kliinistä eroa. Rutiininomainen NAA-testin käyttö tuberkuloosiepäilyn yhteydessä ei ollut kustannustehokasta. Sen sijaan värjäyspositiivisten potilaiden lisätestaus tuli varhaishoidon kustannukset huomioiden halvemmaksi kuin yksinomainen perinteisten testien käyttö ja johti useammin oikeaan hoitopäätökseen. Kliinisessä potilastyössä testin tulos saatiin keskimäärin seitsemässä päivässä ja testauksesta oli hyötyä vain osalle värjäyspositiivisista potilastapauksista.

Tutkimuksen perusteella NAA-testausta suositellaan värjäyspositiivisille potilaille, kun kliinisen tilanteen perusteella keuhkotuberkuloosin erottaminen ei-tuberkuloottisen mykobakteerin aiheuttamasta taudista tai muusta sairaudesta on ongelmallista. Värjäysnegatiivisia potilaita voidaan tutkia NAA-testillä, mikäli on vahva epäily keuhkotuberkuloosista, tällöin suositellaan usean näytteen testausta. Positiivinen NAA-testitulos on ensisijaisesti osoitus aktiivista taudista, mutta negatiivinen testitulos värjäysnegatiivisista näytteistä ei sulje pois tuberkuloosin mahdollisuutta. Riittävän näytemäärän takaamiseksi ja tulospalvelun parantamiseksi NAA-testien tekoa suositellaan keskitettäväksi valtakunnalliseen laboratorioon matalan tuberkuloosi-ilmaantuvuuden alueella.

Background: Smear is insensitive and culture is slow, but both methods are essential in tuberculosis (TB) diagnostics. The nucleic acid amplification (NAA) assay is sensitive and rapid, but its role as an additive test in the diagnosis of TB has remained undefined.

Aims: The objective was to estimate the specimen- and patient-based performance of the NAA assay in detecting Mycobacterium tuberculosis (M. tuberculosis) complex from sputum specimens, and to assess its usefulness in monitoring treatment response of pulmonary TB patients. In addition, the cost-effectiveness of the NAA assay and its impact on clinical TB practice was evaluated.

Subjects and methods: The study population, altogether 386 subjects and 34 controls, included 327 patients with suspicion of TB, 44 patients with past TB and 15 patients receiving chemotherapy for TB. They were tested by smear, culture and NAA tests. Both laboratory and patient records were reviewed retrospectively. Additionally, a decision tree model was used to evaluate the cost-effectiveness of the NAA assay in diagnosing pulmonary TB.

Results: The overall sensitivity of the NAA assay in detecting M. tuberculosis complex from sputum specimens was 83% compared to culture; the specificity, PPV and NPV were 99%, 97% and 95%, respectively. In patient-based evaluation the sensitivity increased to 90% when three specimens per patient were tested. Further, the sensitivity was 100% for smear-positive and 75% for smear-negative patients. No false positive NAA results were detected in patients who had residual lung lesions due to previous TB. NAA test results proved inconsistent in TB patients during chemotherapy and no clinically significant difference between the two different types of NAA assay was found. Routine testing of all TB suspects by the NAA assay was not cost-effective, whereas testing of smear-positive patients was less costly and resulted in more appropriate treatment decisions. However, in clinical evaluation the median NAA test result delay was one week, and NAA testing was of value in only part of the smear-positive cases.

Conclusions: The NAA assay is recommended for use in smear-positive patients with TB suspicion, particularly when distinguishing TB from NTM or other disease is difficult. It may also be applied to smear-negative patients with high clinical suspicion of TB, and testing of multiple specimens is recommended. A positive NAA test result is indicative of active TB, but in smear-negative patients TB cannot be excluded by negative NAA results. Moreover, qualitative NAA tests were not found useful in monitoring response to TB treatment. Finally, centralizing of NAA testing is recommended in a low-incidence area.