Development of Mycobacterium tuberculosis Diagnosis by Multiplex Real-time PCR
Mycobacterium tuberculosis Diagnosis by Multiplex Real-time PCR
Keywords:
Tuberculosis, Mycobacterium tuberculosis, Non-tuberculous mycobacteria, Multiplex real-time PCRAbstract
Tuberculosis is a major public health concern in Thailand, primarily caused by bacteria in the Mycobacterium tuberculosis complex (MTC), of which M. tuberculosis (MTB) is the most common. Non-tuberculous mycobacteria (NTM) often cause opportunistic infections, and distinguishing between these two groups of bacteria is critical for planning effective patient treatment. Real-time PCR is a diagnostic method that provides rapid, sensitive, and specific results, and can be processed for large numbers of samples. In this study, a multiplex real-time PCR method for detecting MTB/NTM, using primers and a probe specifi c to the IS6110 gene for MTC was developed, which could detect the standard MTB strain at a minimum concentration of 0.12 copies/reaction. Additionally, primers and a probe specific to the 16S rRNA gene for Mycobacterium species (PAN) were tested on standard strains of MTB and NTM, resulting in detection limits of 1.2 copies/reaction and 0.12 CFU/reaction, respectively. Evaluation of this developed method showed no cross-reactivity with other respiratory pathogens. In comparison with the gold standard culture method on 230 sputum samples, of which 90 were MTB positive and 50 were NTM-positive, the developed method detected 80 MTB-positive and 42 NTM-positive samples. Among 90 culture-negative samples, the developed method provided negative results for both MTB and NTM in 90 and 87 samples, respectively. Sensitivity, specificity, positive predictive value, and negative predictive value for MTB were 88.9%, 100.0%, 100.0%, and 93.3%, respectively, and for NTM were 84.0%, 98.3%, 93.3%, and 95.7%, respectively. This newly developed method is efficient for routine diagnostics, offering high sensitivity and specificity while reducing costs associated with importing reagents. It strengthens tuberculosis screening capabilities and supports the sustainable goal of ending tuberculosis in Thailand.
References
World Health Organization. Global tuberculosis report 2022. [online]. 2022; [cited 2023 Dec 10]; [68 screens]. Available from: URL: https://iris.who.int/bitstream/handle/10665/363752/9789240061729-eng.pdf?sequence=1.
กองวัณโรค กรมควบคุมโรค กระทรวงสาธารณสุข. แผนปฏิบัติการระดับชาติด้านการต่อต้านวัณโรคระยะที่ 2 (พ.ศ.2566-2570). กรุงเทพฯ: สำนักพิมพ์อักษรกราฟฟิคแอนด์ดีไซน์; 2566.
Pennington KM, Vu A, Challener D, Rivera CG, Shweta FNU, Zeuli JD, et al. Approach to the diagnosis and treatment of non-tuberculous mycobacterial disease. J Clin Tuberc Other Mycobact Dis 2021; 24: 100244. (16 pages).
เพลินจันทร์ เชษฐ์โชติศักดิ์. การประชุมใหญ่วิชาการประจำปี ครั้งที่ 48 ภายใต้หัวข้อ Moving forward beyond a pandemic. Management of difficult-to-treat NTM infection. วันที่ 13–16 ตุลาคม 2565. กรุงเทพฯ: สมาคมโรคติดเชื้อแห่งประเทศไทย; 2565.
กองวัณโรค กรมควบคุมโรค กระทรวงสาธารณสุข. แนวทางการควบคุมวัณโรคประเทศไทย พ.ศ.2564 National tuberculosis control program guidelines, Thailand, 2021. กรุงเทพฯ: สำนักพิมพ์อักษรกราฟฟิคแอนด์ดีไซน์; 2564.
กองวัณโรค กรมควบคุมโรค กระทรวงสาธารณสุข. แนวทางบริหารจัดการและการปฏิบัติทางห้องปฏิบัติการด้านวัณโรค Management and practice guideline for tuberculosis laboratory. กรุงเทพฯ: สำนักพิมพ์อักษรกราฟฟิคแอนด์ดีไซน์; 2562.
Kim JU, Cha CH, An HK. Direct identification of mycobacteria from clinical specimen by multiplex real-time PCR. J Appl Microbiol 2015; 118: 1498-1506.
Rocchetti TT, Silbert S, Gostnell A, Kubasek C, Widen R. Validation of a multiplex real-time PCR assay for detection of Mycobacterium spp., Mycobacterium tuberculosis complex, and Mycobacterium avium complex directly from clinical samples by use of the BD max open system. J Clin Microbiol 2016; 54(6): 1644-7.
Singh HB, Singh P, Jadaun GP, Srivastava K, Sharma VD, Chauhan DS, et al. Simultaneous use of two PCR systems targeting IS6110 and MPB6 4 for confirmation of diagnosis of tuberculous lymphadenitis. J Commun Dis 2006; 38(3): 274-9.
Boddicker JD, Rota PA, Kreman T, Wangeman A, Lowe L, Hummel KB, et al. Real-time reverse transcription-PCR assay for detection of mumps virus RNA in clinical specimens. J Clin Microbiol 2007; 45(9): 2902–8.
กรมวิทยาศาสตร์การแพทย์ กระทรวงสาธารณสุข. หลักเกณฑ์การคัดเลือกและประเมินชุดทดสอบและน้ำยาทางห้องปฏิบัติการด้านวิทยาศาสตร์การแพทย์. [ออนไลน์]. 2561; [สืบค้น 15 ม.ค. 2566]; [14 หน้า]. เข้าถึงได้ที่: URL:https://www.plandmsc.com/images/Download/DMSc2018/หลักเกณฑ์การประเมินชุดทดสอบและน้ำยาฉบับอนุมัติ12_มย_2561.pdf.
Choi Y, Hong SR, Jeon BY, Wang HY, Lee GS, Cho SN, et al. Conventional and real-time PCR targeting 16S ribosomal RNA for the detection of Mycobacterium tuberculosis complex. Int J Tuberc Lung Dis 2015; 19(9): 1102-8.
Turenne CY, Tschetter L, Wolfe J, Kabani A. Necessity of quality-controlled 16S rRNA gene sequence databases: identifying nontuberculous Mycobacterium species. J Clin Microbiol 2001; 39(10): 3637-48.
Standish I, Leis E, Schmitz N, Credico J, Erickson S, Bailey J, et al. Optimizing, validating, and field testing a multiplex qPCR for the detection of amphibian pathogens. Dis Aquat Organ 2018; 129(1): 1-13.
Pecoraro S, Berben G, Burns M, Corbisier P, De GM, De LM, et al. Overview and recommendations for the application of digital PCR. [online]. 2019; [cited 2024 Oct 31]; [60 screens]. Available from: URL: https://gmo-crl.jrc.ec.europa.eu/doc/WG-dPCR-Report.pdf.
Bio-rad Laboratories. Introduction to digital PCR. [online]. 2024; [cited 2024 Oct 31]; [1 screen]. Available from: URL: https://www.bio-rad.com/en-th/life-science/learning-center/introductionto-digital-pcr?ID=MDV300E8Z.
Lee S, Hwang KA, Ahn JH, Nam JH. Evaluation of EZplex MTBC/NTM Real-Time PCR kit: diagnostic accuracy and efficacy in vaccination. Clin Exp Vaccine Res 2018; 7(2): 111–8.
Shin S, Yoo IY, Shim HJ, Kang OK, Jhun BW, Koh WJ, et al. Diagnostic performance of the GENEDIA MTB/NTM Detection Kit for detecting Mycobacterium tuberculosis and nontuberculous mycobacteria with sputum specimens. Ann Lab Med 2020; 40(2): 169–73.
Seegene Inc. AnyplexTM MTB/NTM Real-time Detection (V2.0). [online]. 2021; [cited 2024 Oct 31]; [55 screens]. Available from: URL: https://medista.cz/docs/Molekul%C3%A1rn%C3%AD%20diagnostika/Manu%C3%A1ly/MTB/Anyplex%20MTB_NTM_Detection/Anyplex%20MTB_NTM%20Real-time%20Detection%20(v2.0)_TB7200X_IFU_ENG.pdf.
สมศักดิ์ สินธุอุไร, กัญณภัทร เกษรสุคนธ์, ปัทมา กล่อมพร, ธนกร โพธิ์วงศ์, รัชณีพร คำมินทร์, สุวรรณี กีรติวาสี. การตรวจวินิจฉัยและการทดสอบความไวต่อยาของเชื้อวัณโรคด้วยชุดน้ำยาสำเร็จรูป AnyplexTM Real-time PCR เปรียบเทียบกับวิธีมาตรฐานการเพาะเลี้ยงเชื้อ. ว เทคนิคการแพทย์เชียงใหม่ 2559; 49(2): 218-26.
สิทธิพจน์ ผลิตกุศลธัช, สุมาลี สังฆพร. ศึกษาประสิทธิภาพการตรวจด้วยวิธี Real-time PCR เทียบกับวิธีมาตรฐาน เพื่อตรวจวินิจฉัยเชื้อวัณโรคและวัณโรคดื้อยา ที่โรงพยาบาลนครปฐม. ว หัวหินสุขใจไกลกังวล 2562; 4(3): 50-9.
นิรชา ทิมมี. เปรียบเทียบประสิทธิผลของการตรวจวินิจฉัยวัณโรคด้วยวิธี AFB และ LAMP ในการตรวจคัดกรองผู้ป่วยวัณโรค โรงพยาบาลศรีสังวรสุโขทัย. ว นวัตกรรมทางการแพทย์และการวิจัยสาธารณสุข 2566; 1-17.
Downloads
Published
How to Cite
Issue
Section
License
Copyright (c) 2024 BULLETIN OF THE DEPARTMENT OF MEDICAL SCIENCES

This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
