Utilisation prospective du typage moléculaire de Mycobacterium tuberculosis par l’utilisation du polymorphisme de fragmentation-longueur de restriction dans un programme public de lutte antituberculeuse

Nous avons réalisé une évaluation communautaire prospective du typage moléculaire des isolats de Mycobacterium tuberculosis comme méthode de lutte antituberculeuse. Nous avons réalisé une analyse RFLP des polymorphismes de longueur des fragments de restriction des séquences d’insertion IS et pTBN pour des isolats prélevés chez des patients tuberculeux à culture positive cholestérol (excès). à St Louis pendant les mois Vingt-quatre pour cent des patients ont été infectés par un isolat avec un profil RFLP partagé avec ≥ un autre isolat, et% avaient également des liens épidémiologiques avec des patients dans leur groupe de cas Un cas de contamination croisée en laboratoire Les patients en grappes étaient plus susceptibles d’être plus jeunes, noirs, nés aux États-Unis, d’avoir des problèmes de toxicomanie et de vivre dans des régions plus pauvres. Un algorithme prédictif d’identification moléculaire des grappes avait une sensibilité et une spécificité de % Cette étude a permis de réorienter le programme de lutte antituberculeuse de St Louis vers le sous-groupe affecté lations

Tuberculose La tuberculose reste un problème de santé important aux Etats-Unis, malgré une tendance à la baisse du taux de prévalence de la tuberculose aux Etats-Unis. L’importance de la santé publique de cette maladie dépasse sa prévalence relative en raison de la transmission aérienne. Traditionnellement, le contrôle de la tuberculose repose sur des piliers: traitement optimal des personnes atteintes de tuberculose, traitement des contacts infectés de personnes infectées et dépistage ciblé des groupes. à haut risque d’infection Bien que ces méthodes aient eu un certain succès, l’ampleur du problème actuel de la tuberculose indique qu’il est nécessaire d’étudier comment les programmes de lutte antituberculeuse peuvent être améliorésType typographique au moyen d’un polymorphisme de longueur de fragment de restriction. de la séquence d’insertion IS peut identifier des isolats de Mycobacterium tuberculosis qui sont liés génotypiquement Ces polymorphismes sont suffisamment stables pour identifier les isolats récupérés chez les patients infectés par une souche commune, mais les profils RFLP sont suffisamment divers pour discriminer les isolats non apparentés La méthode a été utilisée pour discriminer une infection récente de la réactivation d’une infection antérieure Nous avons effectué une évaluation communautaire prospective du typage moléculaire de la tuberculose par RFLP et de sa valeur pour le contrôle de la maladie par rapport au dépistage des contacts au moyen d’entrevues.

Patients et méthodes

Au cours de l’étude, les informations collectées à l’aide de l’outil de collecte de données et les résultats du typage moléculaire ont été revus mensuellement. La liste des contacts et la liste des lieux associés à chaque patient TB ont été comparées aux listes tous les autres patients afin d’identifier les correspondances Nous n’avons pas utilisé d’images ou de noms pour aider les sujets à identifier d’autres sujets et contacts en raison de problèmes de confidentialité Dossiers informatisés des hôpitaux de la région de St Louis, du système pénitentiaire et du VIH et des maladies sexuellement transmissibles les bases de données ont été appariées aux données des patients atteints de tuberculose afin d’identifier d’autres endroits possibles où la transmission de la TB aurait pu se produireAprès avoir obtenu les résultats du typage moléculaire, une deuxième enquête épidémiologique a été réalisée pour confirmer le lien moléculaire et rechercher d’autres nouveaux cas associé aux cas groupés Cette enquête comprenait un deuxième int aperçu du patient, si possible; un débriefing de l’agent de terrain qui supervisait personnellement le traitement directement observé par le patient; et, dans certains cas, une conversation avec les proches du patient sur les contacts du patient et les lieux où le patient a passé du temps. Le même outil de collecte de données a été utilisé dans l’espoir que les patients pourraient apporter des informations supplémentaires. Les isolats de mycobactéries ont été envoyés pour identification, test de sensibilité et stockage au Laboratoire de Référence de la Tuberculose du Missouri Mt Vernon, Missouri Ils ont été cultivés dans des tubes de culture inclinés sur du milieu Lowenstein-Jensen par lots pendant la période d’étude. extrait comme décrit ailleurs Les empreintes digitales RFLP ont été réalisées au Mycobacteriological Research Laboratory du Central Arkansas Veterans Health Services Centre de Little Rock, Arkansas, en utilisant les méthodes d’empreintes digitales polymorphes répétitives GCRS [IS] et pTBN […] Les modèles d’empreintes digitales IS des souches ont été analysés et comparés par ordinateur Méthodes assistées par ordinateur avec le logiciel Whole Band Analyzer, version Genomic Solutions, comme décrit ailleurs Si μ copies de IS étaient présentes, ou si les isolats partageaient un pattern différent par une seule bande hybridante, un typage supplémentaire avec PGRS a été effectué [ ] Les résultats résultants primaires étaient la proportion de patients inclus dans les grappes. Une grappe a été définie comme étant ≥ les patients dont les isolats ont été récupérés et A présentant un profil IS identique avec des bandes hybrides μ ou des motifs avec des bandes d’hybridation qui différaient par une seule bande, et avaient également un profil de PGRS identique; ou B avait un profil IS identique avec des bandes μ et un schéma PGRS identique Le nombre minimum de cas dus à une transmission récente a été calculé en soustrayant le nombre de groupes du nombre total de cas dans les groupes La possibilité d’une contamination croisée en laboratoire a été examiné pour chaque cas dans un groupe en évaluant le calendrier de travail du laboratoire qui a cultivé chaque isolat et autres preuves confirmatives de TB – par exemple, isolement répété ou visualisation directe de l’organisme infectant, constatations radiologiques et pathologiques compatibles avec la TB, et réponse Les patients en groupes et les patients avec des isolats ayant des profils RFLP uniques ci-après ont été comparés en utilisant des données sur les caractéristiques démographiques et sociales enregistrées sur l’outil de collecte de données. Aux fins de cette étude, «sans-abri» « Inclus dormir à l’extérieur ou dans des maisons vacantes, des refuges pour les sans-abri, ou seul-résident-occu pancy hotels La répartition géographique de chaque groupe de cas groupés et de cas uniques a été cartographiée avec le logiciel ArcView Environmental Research Systems Institute; Chaque patient incident était associé à des variables sociales et économiques issues des données du recensement américain sur la base du groupe de blocs auquel appartenait l’adresse du domicile du patient. Les groupes de blocs étant petits et homogènes, cela peut fournir des variables prédictives précises pour le patient. Les individus et leur environnement social Les variables utilisées étaient le niveau d’éducation, le revenu, le surpeuplement, la densité de logement, la possession de voiture et le chômage. La proportion de la population du groupe qui était âgée de Le nombre médian de personnes par pièce à la maison a été utilisé pour mesurer le surpeuplement La densité du logement était exprimée en ménages par kilomètre carré La proportion de ménages avec une voiture et la proportion de la population adulte civile qui étaient au chômage étaient utilisé pour indiquer les taux de possession de voiture et de chômage, respectivement

Figure Vue largeTélécharger le diaporamaCarte de St Louis montrant l’emplacement des maisons des patients de l’étude ayant des cas de tuberculose confirmés par culture * Cas de l’étude liés à des cas survenus avant la période d’étude La carte a été générée avec ArcView, version Institut des systèmes de recherche environnementaleFigure View largeTélécharger le diaporamaCarte de St Louis montrant l’emplacement des maisons des patients de l’étude ayant des cas de tuberculose confirmés par la culture * Cas de l’étude liés à des cas survenus avant la période d’étude La carte a été générée avec ArcView, version Environmental Research Systems Institute Plusieurs des isolats récupérés au cours des mois précédant l’étude et certains récupérés plus tôt avaient été typés avant le début de l’étude. Une analyse distincte de toutes les données a été effectuée incluant ces données additionnelles. Les tests exacts de Fisher ont été utilisés pour comparer les variables continues, Stud Le test t de t ent et le test de Wilcoxon ont été utilisés. Un modèle de régression logistique a été créé pour distinguer les cas groupés des cas uniques. Les résultats de regroupement pour les isolats typés avant l’étude et pour tous les isolats des premiers mois de l’étude ont été utilisés. L’ensemble des outils de formation pour créer un algorithme prédictif avant que les résultats ultérieurs soient disponibles L’utilisation des résultats pour les patients seuls comme ensemble d’apprentissage est inadéquate pour créer un algorithme satisfaisant pour la prédiction binaire Les résultats de regroupement pour les derniers mois de l’étude ont été utilisés comme test indépendant L’étude a été examinée par les comités d’examen institutionnel de l’Université de Washington et de l’Université de l’Arkansas pour les sciences médicales Little Rock Les lignes directrices pour l’expérimentation humaine du Washington University Institutional Review Board ont été suivies dans la conduite de la recherche clinique. le conseil a renoncé au consentement éclairé aux stipulations du Code of Federal Regulations

Résultats

De juillet à juin, des cas de tuberculose confirmés par culture ont été observés chez des résidents de la zone d’étude. Des résultats de typage moléculaire par utilisation de RFLP IS étaient disponibles pour des isolats. Par la suite, on a dactylographié à l’aide de la sonde PGRS. Considérant les résultats de typage RFLP uniquement pour les isolats récupérés pendant la période d’étude,% d’isolats étaient en grappes Sept groupes ont été identifiés Ceci indique que ≥% des cas étaient le résultat d’une transmission récente Parmi les cas infectés par les isolats en grappes,% d’entre eux avaient un lien avec ≥ un autre patient du groupe déjà connu dans les enquêtes épidémiologiques. L’appariement des patients aux contacts par utilisation des bases de données des hôpitaux, des prisons et du VIH et des maladies sexuellement transmissibles La clinique n’a pas révélé d’autres liens épidémiologiques entre les patients, sauf dans le cas de ss-contamination, la deuxième analyse épidémiologique effectuée après que les résultats du typage moléculaire étaient disponibles n’a pas identifié de liens ou de contacts supplémentaires parmi les patients du groupe. Trois liens épidémiologiques ont été suspectés qui n’ont pas été confirmés par le typage RFLP subséquent. Chacun de leurs isolats avait un profil RFLP distinct de ceux des autres. Deux des isolats appartenaient à des grappes. L’inspection visuelle de la distribution géographique du lieu de résidence des patients suggère que beaucoup de cas groupés résidait dans la partie orientale du lieu d’étude, qui correspond à la partie la plus ancienne de St Louis. Les cas dans un groupe avaient aussi tendance à être géographiquement plus proches les uns des autres que ceux des autres groupes. Le nombre de membres dans chaque groupe est donné dans la table

TableauRésultatDownloadNombre de patients atteints de tuberculose dans chaque groupeTableau View largeDownload slideNombre de patients atteints de tuberculose dans chaque groupeRFLP Les résultats étaient également disponibles pour d’autres isolats prélevés chez des patients atteints de tuberculose diagnostiquée avant le début de la période d’étude. résultats, il est devenu clair que plus de cas dans l’étude étaient liés à des cas antérieurs Un patient cas qui avait une tuberculose diagnostiquée pendant l’étude et aussi des mois plus tôt était membre de différents groupes, ce qui suggère une réinfection exogène. Cluster Le plus grand groupe contenant des cas de tuberculose diagnostiqués pendant la période d’étude Cinq des patients étaient sans abri et avaient passé du temps dans un certain nombre d’établissements institutionnels fournissant des services aux sans-abri. rapidement de l’information géographique La possibilité d’une transmission continue parmi les sans-abri dans les refuges de St Louis a été envisagée avant que les résultats du RFLP ne soient disponibles. Deux des patients étaient des frères qui vivaient dans un hôtel à occupation simple et d’autres patients avaient visité leur lieu de résidence. residenceCluster Les cas diagnostiqués pendant la période d’étude dans ce groupe faisaient partie d’un plus grand groupe de cas survenus au cours des années, y compris un cas chez un patient de l’autre côté du fleuve Mississippi à East St Louis, Illinois. un parent d’un patient ayant eu un diagnostic de tuberculose des années auparavant Deux des patients de l’étude avaient utilisé du crack cocaïne Nous n’avons pas pu établir un lien interpersonnel défini entre les patients qui utilisaient des drogues illicites Ils disaient ne pas connaître le nom de leurs contacts ; Un patient a rendu visite à sa mère dans le bâtiment où un autre patient vivait. L’appariement informatisé des lieux a révélé ce lien de localisation avant que les résultats du RFLP ne soient disponibles. Cette information a donné lieu à une inspection des lieux. Nous avons découvert un autre cas dû à la contamination croisée en laboratoire d’un spécimen de biopsie de ganglion lymphatique; Les résultats de la biopsie ont révélé un lymphome de Hodgkin et une culture mycobactérienne de l’échantillon a été réalisée. Les résultats du frottis pour les mycobactéries étaient négatifs, mais après une incubation de plusieurs semaines dans une bouteille de Bactec A mycobactéries Becton Dickinson, la culture est devenue positive. Au moment où les résultats du RFLP étaient disponibles, ce qui suggérait une contamination croisée en laboratoire, le patient avait reçu un traitement antituberculeux et était décédé de la maladie de Hodgkin. Deux des patients ont été traités le même jour. Les cas de ce groupe étaient clairement associés à la transmission professionnelle. Un résident médical dans les hôpitaux présentait une lymphadénite tuberculeuse, et nous avons identifié un patient avec un cas de tuberculose à bacilloscopie positive de l’hôpital comme étant le contact probable. Le typage RFLP a confirmé la suspicion de transmission professionnelle Les responsables de l’infection cont Le typage moléculaire a renforcé les preuves de la transmission professionnelle Aucun lien épidémiologique n’a été trouvé entre ces patients et le troisième patient de cette grappe. Autres clusters avec, et cas patients ont été identifiés sur la base des résultats de typage moléculaire, mais aucun lien épidémiologique entre les patients n’a été trouvéTable montre les relations entre l’association d’un patient avec une grappe et les caractéristiques suivantes: sexe, âge, sans-abri, couleur de peau / ethnicité ou ancestrale. groupe, lieu de naissance, toxicomanie et statut d’infection par le VIH L’âge moyen des patients dans les grappes était plus jeune que l’âge moyen des patients avec des cas uniques. Test de la somme des rangs de Wilcoxon Les patients ayant des cas uniques avaient un peu moins de contacts nommés identifiés au cours de l’enquête épidémiologique que ne l’ont été les patients des groupes liés, contacts par patient par patient vs contacts par patient; P = [pas statistiquement significatif] Cependant, la fourchette du nombre de contacts pour chaque patient était de large – contacts par patient patient et – contacts par patient patient, et la médiane dans chaque catégorie était contacts par patient patient

TableauGrande diapositiveTéléchargementRelations entre les groupes et les caractéristiques démographiques des patients tuberculeux TBTable View largeTélécharger slideRelations entre les groupes et les caractéristiques démographiques des patients tuberculeux TBWe n’a pas recueilli d’informations pour chaque patient individuel sur l’éducation, le revenu, la densité de logement, le surpeuplement, la possession de voiture et Chômage Au lieu de cela, une mesure de chacun de ces facteurs a été extraite des données du recensement américain pour le groupe de recensement dans lequel les patients tuberculeux résidaient et s’appliquaient au patient. Le tableau montre que les patients en grappes résidaient dans des zones géographiques plus pauvres. la population, avec plus de densité et des taux plus bas de possession de voiture dans la communauté

Table View largeTélécharger la diapositiveRelations entre les groupes et les caractéristiques démographiques des résidents dans les zones de résidence des patientsTable Agrandir la photoTélécharger la diapositiveRelations entre les groupes et les caractéristiques démographiques des résidents dans les zones résidentielles des patientsUn modèle de régression logistique a été sélectionné pour optimiser la catégorisation des cas set Les variables prédictives qui ont été choisies sont listées dans le tableau L’algorithme prédictif nécessite des éléments d’information: la couleur de peau auto-identifiée / ethnicité du patient E =, si noir; sinon, E =, statut VIH P =, si positif, l’âge du patient en années et l’adresse du domicile du patient L’adresse du domicile est utilisée pour trouver W, le revenu médian du ménage du groupe de blocs auquel le patient appartient; nous avons obtenu cette information à partir des données du recensement américain Ces variables sont utilisées pour trouver le journal des probabilités que le patient fait partie d’un groupe en utilisant la formule suivante: log des cotes = E × P × – âge × – W × Si le log de cotes est μ, cela suggère que le patient est dans un cluster Inversement, si le log de cotes est μ, cela suggère que le patient est unique Dans le meilleur modèle,% des personnes dans l’ensemble d’apprentissage ont été catégorisés correctement Utilisé par un opérateur masqué pour catégoriser les patients de la seconde moitié de la période d’étude, c.-à-d. un test indépendant,% des cas ont été correctement catégorisés. Avec l’ensemble de test, l’algorithme avait une sensibilité de une spécificité de%

Vue de la table largeDownload slidePredictor variables dans un algorithme de prédiction de la régression logistique pour les grappes de patients atteints de tuberculoseTable View largeTélécharger diapositivesPredictor dans un algorithme de prédiction de la régression logistique pour les grappes de cas de tuberculose

Discussion

La proportion de patients qui appartenaient à des groupes dans cette étude% est inférieure à celle trouvée dans les études prospectives à Baltimore, Maryland% , et au centre de Los Angeles, Californie% Les taux que nous avons trouvés à St Louis sont similaires à ceux de San Francisco, Californie% , et dans le Bronx, New York% Dans ces dernières villes, une grande proportion de cas de tuberculose% à San Francisco et% Dans l’étude de Los Angeles,% des patients TB sont nés en dehors des Etats-Unis , tout comme% des patients de l’étude de Baltimore A St Louis,% des patients la TB est née à l’étranger Une autre raison expliquant les différences dans les proportions de patients appartenant à des groupes est la variation dans la durée des études: les études plus courtes sont plus susceptibles de classer les patients en cluster comme étant «uniques» parce que les autres cas dans le cluster se produisent à l’extérieur la période d’étude Une grande partie de la variation interurbaine peut être due à des facteurs propres aux villes – par exemple, la taille de la population sans-abri, la taille de la population toxicomane et l’efficacité du programme de lutte antituberculeuse. ont pu identifier un lien épidémiologique avec un autre patient pour% des cas dans les grappes. Cela se compare à% à Baltimore,% à Los Angeles et% à San Francisco pour le traçage classique des contacts Cela peut être dû en partie à notre collecte de données outil, analyse systématique, et se concentrer sur les emplacements dans les interactions initiales et subséquentes entre le personnel du programme public de lutte antituberculeuse et les patients incidents. Cependant, nous avons constaté que les patients qui étaient des patients sans abri et qui utilisaient des drogues illicites peu d’endroits et étaient réticents à nommer des contacts impliqués dans un comportement illicite Notre étude confirme la valeur du typage moléculaire pour détecter les occurrences de contamination croisée en laboratoire. dans cette étude de% dans les isolats est comparable aux taux de% en Arkansas et% à San Francisco Certains des facteurs associés à être dans un groupe dans cette étude ont été identifiés précédemment L’itinérance a été identifié comme un marqueur de risque pour un isolat en grappes de M tuberculosis à Los Angeles et San Francisco L’abus de substances a été identifié chez des patients en grappes de Los Angeles Un âge plus jeune a été noté à Los Angeles et à New York. les patients regroupés atteints de tuberculose vivaient dans des groupes restreints et vivaient dans des conditions plus surpeuplées que les cas uniques. En plus de la pauvreté et du surpeuplement, nous avons également constaté qu’une faible proportion de ménages avec une voiture était associée à des cas groupés. dans une analyse univariée La découverte négative que le VIH n’était pas associé au regroupement à St Louis a également été trouvée à Los Angeles . Ces associations fortes entre les cas groupés d facteurs sociaux et démographiques fournissent une preuve supplémentaire que le typage RFLP IS mesure un marqueur moléculaire qui indique la parenté des isolats. Beaucoup de ces associations ont été suspectées pendant des années, comme Knopf l’a noté, dans le cas de TB à New York: « Non seulement dans les maisons des pauvres mais aussi parmi les sans-abri, qui doivent être encore plus pauvres, les mauvaises conditions de logement sont responsables de beaucoup de tuberculose et de la misère qui en découle », p L’utilisation d’un algorithme prédictif simple pour classer les cas comme groupe ou unique sur la base du cas les caractéristiques des patients pourraient aider le personnel du programme de contrôle de la TB à décider de l’ampleur de lancer le réseau de contacts. La méthode concentrique de recherche de contacts reconnaît l’idée de proximité ou de distance du patient que, si le patient de l’incident est membre d’un groupe, la recherche des contacts devrait s’étendre à un groupe plus large et plus large que si le patient avait une isolat unique Nous avons identifié des facteurs sociodémographiques associés au clustering, sur la base desquels nous avons développé un algorithme prédisant prospectivement le clustering sans nécessité de typage moléculaire. Le coût et le travail impliqués dans le typage moléculaire RFLP peuvent signifier que pour tous les isolats de M tuberculosis n’est pas possible L’algorithme utilisé dans cette étude peut ne pas être prédictif dans d’autres localisations géographiques D’autres villes pourraient avoir besoin de développer des modèles similaires en utilisant leurs propres données, mais étant donné une population similaire et l’absence de grandes surprises basées sur des prédicteurs démographiques à St Louis, il est probable que les modèles pour d’autres endroits seront similaires Cette étude montre comment le typage RFLP peut être utilisé sur tous les isolats de TB récupérés pendant un temps limité pour générer une image claire de l’étendue et du caractère de la transmission continue de la TB. la communauté La connaissance de l’endroit où la transmission se produit peut être utilisée pour concentrer et intensifier les activités de lutte antituberculeuse en t ces zones

Remerciements

Nous remercions les membres du personnel du comté de St Louis et les départements de la santé de St Louis pour leur coopération Lynelle Phillips et Vic Tomlinson au Bureau de Lutte contre la Tuberculose, État du Missouri, Jefferson City, Missouri, aidé à la conception et à l’exécution du travail