Evaluation of Two Different Real-Time PCR Methods in the Diagnosis of Mycobacterium tuberculosis

Abstract

Aim: In laboratory diagnosis of Mycobacterium tuberculosis, acid-fast staining methods such as Ehrlich-Ziehl Neelsen (EZN) are rapid and easy-to-apply but they do not give accurate results. Despite being accepted as gold standard methods, cultivation techniques are time consuming. However, nucleic acid amplification tests are being widely used in rapid diagnosis of tuberculosis since they yield results in a short time. In this study, it was aimed to evaluate performances of GeneXpert MTB/RIF and artus® MTB-PCR assays in diagnosis of tuberculosis from clinical specimens. Methods: In Mycobacteriology Laboratory of Department of Medical Microbiology, Erciyes University Medical Faculty, 432 clinical specimens that were collected between January and December 2013 were stained by the method of EZN. After being homogenized and decontaminated, specimens were inoculated to both BACTEC MGIT 960 vials and Löwenstein-Jensen medium. GeneXpert MTB/RIF assay was used in 196 specimens, while artus® MTB-PCR was used in 236 specimens. Results: Of the 432 clinical specimens, 8(1.9%) were positive by means of EZN staining, whereas 20(4.6%) were positive by means of culture. When cultivation methods were accepted as gold standards, respectively. Sensitivities of EZN staining, artus® MTB-PCR and GeneXpert MTB/RIF assays were found to be 35%, 42.9% and 83.3% respectively while their specificities were found as 99.7%, 99.1% and 97.9%. Conclusion: GeneXpert MTB/RIF and artus® MTB-PCR assays have similar specificity for rapid diagnosis of tuberculosis. The notable features of GeneXpert MTB/RIF system are high sensitivity and fast resulting. However, we assume that simultaneous comparison of these two assays can give more objective results.

Keywords

• artus® MTB-PCR
• GeneXpert MTB/RIF
• molecular methods
• Mycobacterium tuberculosis

Mycobacterium tuberculosis Tanısında İki Farklı Gerçek Zamanlı PCR Yönteminin Değerlendirilmesi

Abstract

Amaç: Mycobacterium tuberculosis tanısında Ehrlich-Ziehl Neelsen (EZN) gibi aside dirençli boyama yöntemleri hızlı ve uygulaması kolay yöntemler olmasına rağmen kesin sonuç vermemektedir. Kültür yöntemleri altın standart olarak kabul edilmesine rağmen zaman alıcı yöntemlerdir. Nükleik asit amplifikasyon testleri ise sonuç verme süreleri kısa olduğu için tüberkülozun hızlı tanısında çok sık olarak kullanılmaktadır. Bu çalışmada, tüberküloz şüpheli klinik örneklerde GeneXpert MTB/RIF yöntemi ve artus® MTB-PCR yönteminin değerlendirilmesi amaçlanmıştır. Yöntem: Erciyes Üniversitesi Tıp Fakültesi, Tıbbi Mikrobiyoloji Anabilim Dalı Mikobakteriyoloji Laboratuvarına Ocak-Aralık 2013 tarihleri arasında gönderilen 432 klinik örnek EZN yöntemiyle boyanmıştır. Örnekler homojenize ve dekontamine edildikten sonra, BACTEC MGIT 960 kültür şişeleri ile eş zamanlı olarak Löwenstein-Jensen besiyerlerine ekim yapılmıştır. Nükleik asit amplifikasyon testi olarak örneklerin 196’sında GeneXpert MTB/RIF yöntemi, 236’sında da artus® MTB-PCR yöntemi kullanılmıştır. Bulgular: Toplam 432 klinik örneğin 8’i (%1.9) EZN yöntemi ile, 20’si (%4.6) kültür yöntemleri ile pozitif olarak bulunmuştur. Kültür yönteminin altın standart kabul edildiği bu çalışmada, EZN boyama, artus® MTB-PCR ve GeneXpert MTB/RIF yöntemlerinin duyarlılığı sırasıyla %35, %42.9 ve %83.3; özgüllüğü sırasıyla %99.7 %99.1 ve %97.9 olarak saptanmıştır. Sonuç: Bu çalışmada GeneXpert MTB/RIF ile artus® MTB-PCR yöntemleri tüberküloz tanısında benzer özgüllüğe sahiptir. Fakat GeneXpert MTB/RIF yönteminin yüksek duyarlılığı ve hızlı sonuç vermesi dikkat çekmektedir. Bu iki yöntemin eş zamanlı olarak karşılaştırılmasının, herhangi bir analitik tutarsızlığı kontrol etmeyi mümkün kılacağını değerlendirmekteyiz.

Keywords

• artus® MTB-PCR
• GeneXpert MTB/RIF
• moleküler yöntemler
• Mycobacterium tuberculosis

References

1. (WHO). WHO. Global Tuberculosis Report 2021 Geneva, Switzerland2021 [Available from: https://www.who.int/tb/publications/global_report/en/].
2. Albay A, Güney M, Tekin K, Kısa Ö, Sığ AK. Pulmoner ve ekstrapulmoner örneklerde tüberkülozun erken tanısı ve rifampisin direncinin tespiti için geneXpert MTB/RIF testinin değerlendirilmesi. Cukurova Medical Journal. 2016;41(3):548-53.
3. Beutler M, Plesnik S, Mihalic M, Olbrich L, Heinrich N, Schumacher S, et al. A pre-clinical validation plan to evaluate analytical sensitivities of molecular diagnostics such as BD MAX MDR-TB, Xpert MTB/Rif Ultra and FluoroType MTB. PLoS One. 2020;15(1):e0227215.
4. Zeka AN, Tasbakan S, Cavusoglu C. Evaluation of the GeneXpert MTB/RIF assay for rapid diagnosis of tuberculosis and detection of rifampin resistance in pulmonary and extrapulmonary specimens. Journal of clinical microbiology. 2011;49(12):4138-41.
5. Abdulmajed O, Koç AN, Gültekin A, Atalay MA. Klinik Örneklerde Mycobacterium tuberculosis Saptanmasında İki Gerçek Zamanlı PCR Sisteminin Tanısal Performansının Karşılaştırılması. Türk Mikrobiyol Cem Derg. 2013;43(4):130-137.
6. Mackay IM. Real-time PCR in the microbiology laboratory. Clinical microbiology and infection. 2004;10(3):190-212.
7. Hillemann D, Rüsch-Gerdes S, Boehme C, Richter E. Rapid molecular detection of extrapulmonary tuberculosis by the automated GeneXpert MTB/RIF system. Journal of clinical microbiology. 2011;49(4):1202-5.
8. Helb D, Jones M, Story E, Boehme C, Wallace E, Ho K, et al. Rapid detection of Mycobacterium tuberculosis and rifampin resistance by use of on-demand, near-patient technology. Journal of clinical microbiology. 2010;48(1):229-37.

9. Mulengwa DL, Monyama MC, Lebelo SL. Evaluation of the GeneXpert MTB/RIF assay performance in sputum samples with various characteristics from presumed pulmonary tuberculosis patients in Shiselweni region, Eswatini. Infectious Diseases. 2022;54(3):170-7.
10. Çiftci İH, Aslan MH, Aşık G. Klinik örneklerde Mycobacterium tuberculosis varlığının gösterilmesinde Xpert MTB/RIF sonuçlarının değerlendirilmesi. Mikrobiyol Bul. 2011;45(1):43-7.
11. Çavuşoğlu C, Soylu M. Klinik örneklerden tüberküloz tanısı ve hızlı rifampisin direnci saptanmasında GeneXpert MTB/RIF testinin performansının değerlendirilmesi. Türk Mikrobiyol Cem Derg. 2014;44(2):61-4.
12. Ünlü NY, Sarınoğlu RC, Duman N, Küçüksu U, Yagcı Ak. Akciğer dışı klinik örneklerden Mycobacterium tuberculosis kompleks tanımlanmasında moleküler yöntemlerin değerlendirilmesi. Tüberküloz ve Toraks. 2021;69(3):314-20.
13. Mechal Y, Benaissa E, Benlahlou Y, Bssaibis F, Zegmout A, Chadli M, et al. Evaluation of GeneXpert MTB/RIF system performances in the diagnosis of extrapulmonary tuberculosis. BMC infectious Diseases. 2019;19(1):1-8.
14. Hur M, Moon H, Yun Y, Kang T, Kim H, Kim H, et al. Detection of tuberculosis using artus® M. tuberculosis PCR Kit and COBAS® AMPLICOR™ Mycobacterium tuberculosis Test. The International journal of tuberculosis and lung disease. 2011;15(6):795-8.
15. Tarhan G, Şimşek H, Tursunoğlu F, Tombak A, Coşkun E, Güner U, et al. Akciğer kaynaklı ve akciğer dışı klinik örneklerde Mycobacterium tuberculosis’in hızlı tanısı için artus® M. tuberculosis Rotor Gene (RG) gerçek zamanlı polimeraz zincir reaksiyonu (PZR) sisteminin retrospektif değerlendirmesi. Turkish Journal of clinical laboratory 2011;2(3):94-100.
16. Ozyurt M. Akciğer ve akciğer dışı tüberküloz tanısında moleküler yöntemlerin kullanımı. Mikrobiyol Bul. 2012;46(3):319-31.
17. Özkarataş E, Özkarataş M, Özkütük A, Esen N. Comparison of a Rapid Molecular Method with Conventional Methods for Identification of Mycobacterium tuberculosis complex and Detection of Rifampicin Resistance. Türk Mikrobiyoloji Cemiyeti Dergisi. 2020;50(1):10-20.