Применение секвенирования следующего поколения для диагностики и клинического ведения лекарственно-устойчивого туберкулеза (аннотация)Применение секвенирования следующего поколения для диагностики и клинического ведения лекарственно-устойчивого туберкулеза
Появление резистентности к противомикробным препаратам у Mycobacterium tuberculosis (Mtb), возбудителя ТБ, усугубило заболеваемость и смертность от ТБ во всем мире.
По данным ВОЗ в 2019 году было зарегистрировано 465 000 случаев ТБ с резистентностью к рифампицину (RR-TB). Из них 78% были с множественной лекарственной резистентностью {MDR - определяется как резистентность к рифампицину (RIF) и изониазиду (INH)] и примерно 2,6% - с широкой лекарственной устойчивостью (XDR; определяется как изоляты MDR-ТБ с дополнительной резистентностью к аминогликозидам и фторхинолонам). Кроме того, за тот же период был зарегистрирован один миллион случаев монорезистентного к INH ТБ. Несмотря на масштабные глобальные инвестиции в улучшение лабораторного потенциала, в 2019 году сообщалось о значительных пробелах в выявлении резистентности. Только 61% бактериологически подтвержденных случаев ТБ были протестированы на RR-ТБ, и только 71% выявленных пациентов с MDR/ RR-ТБ были протестированы на резистентность к препаратам второго ряда. Без существенных усилий, направленных на устранение этих диагностических пробелов, глобальный прогресс в достижении целей стратегии ВОЗ "Покончить с ТБ", предусматривающей снижение заболеваемости ТБ на 80% и смертности от ТБ на 90% к 2030 году, не будет достигнут.
Рекомендуемое лечение DR-ТБ осуществляется с помощью стандартизированных схем лечения, что способствует усилению лекарственной резистентности. Постоянное использование стандартизированных схем обусловлено необходимостью исключить тестирование на восприимчивость к лекарственным препаратам (DST) из программ общественного здравоохранения. Ограничения стандартного DST на основе культуры включают доступ и наличие специализированной инфраструктуры, связанные с этим высокие лабораторные расходы и задержки в своевременном получении результатов. Внедрение молекулярных методов DST в отношении ТБ произвело революцию в диагностике ТБ, о чем свидетельствует значительное улучшение выявления резистентности к RIF с 7% в 2012 году до 61% в 2019 году. Самым значительным прогрессом, достигнутым благодаря молекулярным технологиям, являются тесты GeneXpert MTB/RIF и GeneXpert Ultra (Xpert; Cepheid, США), которые выявляют инфекцию Mtb и резистентность к RIF в течение 1-2 часов, идентифицируя пациентов с предполагаемым MDR-TB. Внедрение этих платформ продемонстрировало значительное улучшение промежуточных результатов, связанных с качеством медицинской помощи, таких как время постановки диагноза и эффективная терапия (Schumacher et al., 2016).
Методики line probe assays (LPA), такие как GenoType MTBDRplus и MTBDRsl (Hain Lifescience GmbH, Nehren, Германия), позволяют быстро, в течение 4-5 часов, получить информацию о специфических мутациях, вызывающих резистентность, для отдельных препаратов первого и второго ряда, что помогает уточнить выбор схемы лечения DR-ТБ. Однако эффективность этих генотипических анализов для правильного выбора лечения DR-ТБ остается ограниченной. Ни один из этих тестов не проверяет резистентность к новым/перепрофилированным препаратам, таким как бедаквилин (BDQ), линезолид (LZD), деламанид (DLM) и клофазимин (CFZ). Эти препараты являются основными компонентами препаратов категорий A, B и C в обновленной иерархической классификации ВОЗ препаратов для лечения DR-ТБ. Хотя Xpert и LPA сокращают время получения результатов, минуя культуральный этап, в текущем диагностическом конвейере DR-ТБ, эти молекулярные анализы ограничены по количеству анализируемых препаратов или генных регионов. Таким образом, существует пробел в том, что ни один метод не охватывает одновременно резистентность ко всем существующим препаратам первой линии, второй линии, новым и модифицированным препаратам.
Технология секвенирования следующего поколения (NGS), а именно полногеномное секвенирование (WGS) для ТБ, предлагает наиболее комплексный подход к молекулярной DST. WGS позволяет исследовать все мутации, которые потенциально могут придать инфекционному микроорганизму лекарственную резистентность, что дает возможность индивидуализировать лечение. Индивидуализированное лечение может значительно сдержать распространение резистентности и преодолеть использование неоптимальных схем лечения, влияя на траекторию развития эпидемии ТБ. Терапия, подобранная индивидуально для пациента, будет очень полезной в регионах, где распространена коинфекция ВИЧ-ТБ или часто встречаются комбинированные с ТБ инфекции.
В настоящее время WGS стала стандартом диагностики в лабораториях с хорошими ресурсами. Способность WGS отслеживать смешанные инфекции, гетерорезистентность, характер передачи, вспышки и потенциальных суперраспространителей дает дополнительные клинические преимущества. Недавно опубликованные данные о согласованности между Xpert, LPAs и WGS по сравнению с фенотипическим DST для прогнозирования резистентности к 15 препаратам составили 49, 63 и 93% соответственно (Heyckendorf et al., 2018). Однако внедрение WGS в странах с низким уровнем дохода и высоким бременем ТБ, где он наиболее необходим, затруднено из-за необходимости наличия специализированных учреждений со сложными рабочими процессами, персонала с высоким уровнем квалификации и возможностей анализа данных.
Общая цель данного обзора - отразить последние достижения в технологии полногеномного секвенирования, представить картину усилий, предпринятых для сбора фенотипических и генотипических данных для принятия клинических и терапевтических решений, а также рассмотреть достижения в технологии секвенирования непосредственно из образцов мокроты для ускорения тестирования, чтобы результаты были доступны в клинически значимые сроки. Мы также провели обширный обзор механизмов резистентности к новым и повторно применяемым препаратам для включения их в геномные исследования и изучили полезность секвенирования для диагностики микст-инфекций при ТБ. Кроме того, необходимо дальнейшее совершенствование технологии WGS для быстрого определения чувствительности к лекарственным препаратам в клинически значимые сроки. В совокупности эти исследования способствуют нашему общему пониманию того, как технологии, основанные на секвенировании, могут улучшить процесс лечения пациентов.
Несмотря на то, что представленные здесь исследования значительно улучшили наше понимание последних достижений в этой области, они подчеркивают значительные проблемы, которые еще остаются. Широкое внедрение новых препаратов в отсутствие стандартизированной DST привело к быстрому возникновению лекарственной резистентности. Данный обзор также подчеркивает очевидные пробелы в наших знаниях о механизмах, способствующих развитию резистентности к этим новым препаратам, и проблемы, ограничивающие клиническое применение методов секвенирования следующего поколения. Мы рекомендуем использовать комбинацию генотипических и фенотипических методов для мониторинга ответа на лечение, борьбы с возникающей резистентностью и дальнейшим распространением лекарственной резистентности.
