Klinische Infektiologie

Die Diagnose der pädiatrischen Tuberkulose ist von großer Bedeutung, da die unspezifischen Symptome bei Kindern eine große Herausforderung darstellen. Eine rechtzeitige Diagnose ermöglicht eine prompte Behandlung und verringert das Morbiditäts- und Mortalitätsrisiko.

Innovationen in der pädiatrischen Tuberkulosediagnostik sind von entscheidender Bedeutung, um diese Faktoren zu verbessern.

Maßgeschneiderte Diagnoseinstrumente können die Genauigkeit, Schnelligkeit und Zugänglichkeit der Tuberkulosediagnose bei Kindern erhöhen und so deren Ergebnisse verbessern. Innovationen, wie die Sammlung von Bazillen in der Atemluft oder die Verwendung von Stuhl und Urin, zur Verbesserung der diagnostischen Bestätigung bei Kindern können die Erkennung und die Ergebnisse verbessern.

Der Einsatz der Sequenzierung der nächsten Generation für die Prüfung der Medikamentenempfindlichkeit kann helfen, die Behandlung an das Resistenzmuster jedes Kindes anzupassen. Schließlich kann die Nachbeobachtung von Kindern mit Tuberkulose und die Analyse der Veränderungen bei Lungenfunktionstests vor und nach der Tuberkulosebehandlung dringend benötigte Erkenntnisse über Lungenerkrankungen bei Kindern nach der Tuberkulose liefern.

Auswertung der Borsteler TB-Datenbank

Vorhersage des Ansprechens auf eine Tuberkulosebehandlung auf der Grundlage prospektiv erhobener Daten aus einem klinischen Referenzzentrum in Deutschland

Die Lungenklinik Borstel war bis zu ihrer Schließung am 31.12.2021 sowohl ambulanter als auch stationärer Behandlungsort für Menschen aus aller Welt, die an einer Tuberkulose erkrankt sind. Im Rahmen der klinischen Betreuung dieser Patientinnen und Patienten wurde von 2011 bis 2021 eine umfangreiche Datenbank (n = 793) erstellt. Während ihres Aufenthalts in Borstel wurden die Erkrankten sowohl zu diagnostischen Zwecken als auch im Verlauf der Therapie regelmäßig in kurzen Abständen mittels Sputumproben auf den Erreger M. tuberculosis untersucht. Die Menge an mikrobiologischen Daten, die dadurch generiert werden konnten, ist weltweit einmalig. Sie ermöglichen es unter anderem die Zeit bis zur Kulturpositivität (TTP) im Verlauf der Therapie sowie die Zeit bis zur Kulturkonversion (TTC) zu analysieren.

Ziel des Projekts ist es die Kohorte in ihrer Gesamtheit mittels deskriptiver Statistik zu beschreiben. Dies geschieht anhand allgemeiner Daten (Alter, Geschlecht, Herkunft,...), Komorbiditäten, Risikofaktoren und Daten zur Erkrankung (Therapiedauer, Therapieergebnis, pharmakologische Resistenzen, Laborwerte, Mikrobiologie,…).

Die Verlaufskurven der Zeiten bis zur Kulturpositivität bis zur letztendlichen Kulturkonversion soll dargestellt und analysiert werden. Zusammenhänge und Unterschiede von Subkohorten sollen beschrieben werden. Dazu zählen unter anderem Unterschiede auf das Ansprechen der Therapie durch Geschlecht, pharmakologische Sensibilität, Manifestationsort der Tuberkulose, Zeit zur Kulturpositivität zum Zeitpunkt des Therapiebeginns oder CD4+ T-Zellzahl.

Ein Risikoscore zur Kalkulierung der mit Tuberkulose assoziierten Mortalität soll erstellt werden.

Zusätzlich soll mittels Modellierung versucht werden, ein Tool zu entwickeln, das es Ärztinnen und Ärzten in der klinischen Praxis ermöglicht, den Zeitpunkt der Kulturkonversion von Tuberkulosepatientinnen und -patienten vorherzusagen.

Nachweis von Mycobacterium tuberculosis aus Atemschutzmasken bei Erwachsenen mit Lungentuberkulose

Im Rahmen des EDCTP geförderten Projekts ClicTB sollen neue Therapieregime zur Behandlung der Tuberkulose (TB), insbesondere der medikamenten-resistenten TB (MDR-TB) untersucht werden. Hierbei sollen neue Medikamentenkombinationen unter Hinzunahme von neuen Wirkstoffen klinisch erprobt werden. Dem internationalen Konsortium gehören Wissenschaftler aus Spanien und England (GSK), Südafrika (TASK, UCT), Norwegen (Uni. Tromsø) und Borstel an.

• Sanfetrinem Cilexetil ist ein sicher oral zu verabreichendes Carbapenem mit intrinsischer Stabilität gegenüber TB β-Lactamasen. Der Wirkstoff wurde bereits erfolgreich in einer Phase II Studie als Breitbandantibiotikum klinisch getestet. Dies ist die Vorrausetzung, um Sanfetrinem in einer  Phase IIa „Early Bactericidal Activity“ Studie bezüglich der Bakterizidie in der TB zu testen.
• GSK3036656 ist der erste Wirkstoff einer neuen Wirkstoffklasse der selektiven mycobakteriellen LeuRS Inhibitoren. Der Wirkstoff hat die Phase I Studie erfolgreich abgeschlossen.

Die klinischen Studien werden in einem erfahrenem Studienzentrum in Südafrika (TASK) durchgeführt und beinhalten umfangreiche Biomarkeruntersuchungen (PET-CT und biologische Marker), um neue Alternativen zu den traditionellen Kultur-basierten Methoden zur Ermittlung der Bakterizidie eines Medikaments oder einer Medikamentenkombination zu ermitteln. Die biologischen Biomarker werden im Labor der Klinischen Infektiologie gemessen und analysiert. Die Untersuchungen umfassen beispielsweise Transkriptomanalysen und die Messung von transrenaler mykobakterieller DNA. Sofern die neuen Medikamente die Hoffnungen bestätigen, hat das Studienkonsortium das Ziel, die Medikamente zügig in eine Phase III Studie zu überführen, um sie den TB-Patienten zugänglich zu machen und um einen Betrag zur TB-Bekämpfung zu leisten.

Das von der EDCTP geförderte Projekt Stool4TB evaluiert eine innovative, stuhl-basierte qPCR Diagnoseplattform mit dem Ziel, die extrem große Lücke bei der Erkennung von Tuberkulose (TB) zu verringen, indem es die TB-Bestätigungsraten bei Kindern und HIV-Infizierten verbessert. Denn unter diesen Gruppen ist TB nach wie vor eine der Hauptursachen für weitere Erkrankungen und Todesfälle. Gleichzeitig ist die Tuberkulosebestätigung im Labor bei Kindern und HIV-Infizierten besonders schwierig, da es kaum möglich ist, Sputumproben zu erhalten.

Ein weiteres Ziel des Projektes ist, ein TB-Diagnose Netzwerk zwischen Ländern mit hoher Tuberkulose-Inzidenz (eSwatini, Mosambik und Uganda) zu etablieren. Dieses soll klinische Studien über neue Diagnostika und neue Arzneimittel mit dem Schwerpunkt auf Kindern und HIV-Infizierten durchführen können. Außerdem wird eine Biobank mit Vergleichsproben eingerichtet.

Als Projektpartner beteiligt sich das Forschungszentrum Borstel aktiv an der Einrichtung einer Biobank mit Proben für die künftige TB-Forschung. Blut wird in PAXgene- und QuantiFERON-TB Gold (QFT)-Röhrchen gesammelt, mit dem spezifischen Ziel, die TB22-Signatur (Heyckendorf et al., Eur Respir J 2021) und das Konzept der Endotypen bei TB (DiNardo et al., Eur Respir J 2022) bei Kindern zu validieren. RNAseq- und QFT-Daten aus den Proben der Studien werden verwendet, um das Potenzial von TB22 für die Diagnose von TB auch bei Kindern zu bestätigen und seine Fähigkeit zu beweisen, als Marker für die Ergebnisvorhersage bei Kindern zu dienen. Darüber hinaus soll gezeigt werden, dass TB22 als Marker für die individualisierte Therapiedauer bei Kindern dienen kann. Es werden multidimensionale Analysen in RNAseq- und QFT-Daten durchgeführt, um Endotypen bei Kindern weiter zu definieren. Die vor Ort gesammelten PAXgene-Röhrchen werden an das Forschungszentrum Borstel gesandt, wo eine transkriptomische RNA-Analyse durchgeführt wird.
Weitere Informationen zum Projekt finden Sie unter: https://www.stool4tb.org/

UNITE4TB (academia and industry united innovation and treatment for tuberculosis) ist eine öffentlich-private Partnerschaft, bestehend aus akademischen Einrichtungen, kleinen und mittleren Unternehmen (KMU), öffentlichen Organisationen und Pharmaunternehmen.

Über einen Zeitraum von sieben Jahren (2021-2028) wird das Konsortium in etwa 40 Prüfzentren auf vier Kontinenten (Europa, Asien, Afrika und Südamerika) aktiv sein, um neuartige klinische Studien der Phase 2 durchzuführen. Diese sollen einen Beitrag dazu leisten, die Entwicklung neuer TB-Medikamente und -Therapieformen zu beschleunigen.

Mit einem Finanzvolumen von 180 Millionen Euro ist UNITE4TB  die größte Studie in der Geschichte der Medikamentenentwicklung der Tuberkulose.

Das Projekt verfolgt das Ziel, besser verträgliche Arzneimittelregime mit kürzerer Behandlungsdauer zu entwickeln, die zur Bekämpfung der Tuberkulose bei verschiedenen Arzneimittelresistenzmustern und Komorbiditäten eingesetzt werden können.

Über Professor Lange ist das Forschungszentrum Borstel im 4-Köpfigen Leitungsgremium von UNITE4TB vertreten. Frau Ohanna Kirakosyan aus der Forschungsgruppe Klinische Infektiologie koordiniert die Studienzentren des Konsortiums in Europa und Herr Collins Musia ist Co-Leiter des Arbeitspakets zu Biomarkern. Frau Nika Zielinski und Herr Dr. Begna Tulu Eticha sind an der Datenanalyse und der Biomarker Evaluierung beteiligt.

Weitere Informationen finden Sie unter: https://www.unite4tb.org/

TBnet e.V. ist eine deutsche Nicht-Regierungsorganisation (NGO) mit einem Bürositz in Riga, Lettland und einem am Forschungszentrum Borstel. TBnet fördert klinisch orientierte Tuberkuloseforschung in Europa durch Austausch und Entwicklung von Ideen und Forschungsprotokollen. Es handelt sich um ein europäisches Forschungsnetzwerk, in welchem sich Ärztinnen und Ärzte sowie Forschende im Kampf gegen Tuberkulose zusammengefunden haben und welches darauf abzielt, die Qualität der Versorgung von Tuberkulosepatientinnen und -patienten zu fördern, indem es sich mit gesundheitlichen Ungleichheiten befasst, multizentrische klinische Studien durchführt und europäische Ärztinnen und Ärzte sowie Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler ausbildet.

In den vergangenen Jahren hat TBnet wichtige Beiträge zur Erforschung der Tuberkulose auf den Gebieten der Epidemiologie, Prävention, Diagnostik und Therapie geliefert. Eine Liste mit den TBnet-Publikationen finden Sie hier.

Aktuell verzeichnet TBnet über 650 aktive Mitglieder aus mehr als 50 Ländern (Stand Mai 2024). Laufende Studien befassen sich unter anderem mit der Verbesserung der Methoden zur Diagnostik und Therapieüberwachung.

Namentlich handelt es sich hierbei um Harn-Metabolomanalysen, der Evaluation eines miniMDR TB Tests und der Verbesserung der diagnostischen Qualität des Interferon-Gamma-Release-Assay (IGRA) in immunsupprimierten Patientinnen und Patienten. Allgemeinere Studien befassen sich mit dem TB-Management in organtransplantierten Patientinnen und Patienten oder mit der Fragestellung, wie stark der Medikamentenspiegel im Blut spezifische Therapiemarker beeinflusst.

Zur Ausbildung zählt die TBnet Academy, die sich an junge Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern sowie Ärztinnen und Ärzte richtet, um ihnen ein umfangreiches Wissen zu vermitteln. In den letzten Jahren fand die TBnet Academy in Athen, Tbilisi und Riga statt.

TBnet Mitgliedstreffen finden jährlich am Freitag vor der ERS Konferenz statt. Dort gibt es Gelegenheit sich auszutauschen, den Stand der Projekte vorzustellen, und zu diskutieren und neue Forschungen anzustoßen.

Die Mitgliedschaft steht jedem offen, der einen gemeinnützigen Beitrag zur Tuberkuloseforschung leisten möchte. TBnet erhebt keinen Mitgliedsbeitrag.

Ein Zweig des TBnets ist das Nontuberculous Mycobacteria Network (NTMnet). Ursprünglich gehörte auch das Pediatric Tuberculosis Network (pTBnet) zum TBnet, ist aber inzwischen eigenständig.

Hervorgegangen ist dieses Netzwerk 2011 aus der Klinischen Infektiologie des Forschungszentrums Borstel. Den aktuellen Vorsitz hält Dr. Liga Kuksa aus Riga in Lettland inne. Das TBnet Sekretariat am Forschungszentrum Borstel wird von Anne Oleischeck (aoleischeck@fz-borstel.de) geleitet.

Bis vor kurzem waren IGRAs in zwei kommerziellen Formaten erhältlich, dem auf ELISPOT basierenden T-SPOT.TB und dem auf ELISA basierenden QuantiFERON-TB Gold in-Tube Test. Beide Formate basieren auf dem Nachweis der IFN- g Produktion in T-Zellen oder Überständen nach Stimulation mit spezifischen Antigenen von M. tuberculosis. Unter diesen werden die RD-1-kodierten Proteine ESAT-6 und CFP-10 am häufigsten verwendet, um die spezifische Immunität gegen M. tuberculosis zu identifizieren. Die von diesen Proteinen abgeleiteten Peptide lösen hauptsächlich eine Zytokinfreisetzung von CD4-T-Zellen aus. Aufgrund der Verwendung von M. tuberculosis-spezifischen Antigenen zeigen in-vitro Tests im Vergleich zum Hauttest eine höhere Spezifität. TBnet hat kürzlich eine große multizentrische Studie zum Vergleich von kommerziellen IGRAs und des TST in fünf verschiedenen Gruppen von Patientinnen und Patienten mit geschwächtem Immunsystem abgeschlossen. Diese Studie hat gezeigt, dass IGRAs bei der Erkennung von LTBI in Patientengruppen mit T-Zell-assoziierten Immundefekten überlegen sind, obwohl der positive prädiktive Wert (PPV) von IGRAs für die Entwicklung von Tuberkulose nicht besser war, als der des TST. Trotzdem war der Prozentsatz unbestimmter Ergebnisse höher als bei nicht-immungeschwächten Kontrollen ohne Nachweis einer TB-Exposition. Darüber hinaus waren die IGRA-Ergebnisse trotz des Vorhandenseins von Risikofaktoren für die Exposition gegenüber M. tuberculosis und selbst bei Patienten, die an Tuberkulose erkrankten, häufig negativ. Obwohl IGRAs der TST für die Diagnose von LTBI überlegen erscheinen, bleibt ein erheblicher Teil der Patienten mit geschwächtem Immunsystem jedoch unentdeckt, und die Tests liefern keine bessere Risikoabschätzung für die zukünftige Entwicklung der Tuberkulose, als der TST.

Basierend auf der aktuellen Literatur und den neuesten Metaanalysen besteht dringender Bedarf nach verbesserten In-vitro-Tests und nach besseren Biomarkern, um immungeschwächte Patienten mit LTBI als Instrument zur Prävention von Chemotherapie zu identifizieren. Als Reaktion auf diesen Bedarf wurde von Qiagen (Hilden, Deutschland) ein ELISA der nächsten Generation entwickelt, der die negativen und positiven Kontrollröhrchen (Nil bzw. Mitogen PHA) der aktuellen Version des QuantiFERON-TB Gold im Röhrchentest beinhaltet (QFT). Der QuantiFERON-TB Gold Plus-Test der nächsten Generation (QFT-Plus) umfasst zwei Röhrchen mit M. tuberculosis-spezifischen Antigencocktails (TB1, die Peptide enthalten, die von ESAT-6 und CFP-10 abgeleitet sind (ähnlich dem zuvor verwendeten TB-Röhrchen). Da diese Peptidmischung primär die Freisetzung von Cytokinen aus CD4-T-Zellen induziert, umfasst der QFT-Plus-Assay ein zweites M. tuberculosis-spezifisches Röhrchen (TB2), das nicht nur die von ESAT-6 und CFP-10 abgeleiteten Peptide enthält, sondern auch zusätzliche Peptide, die zur Stimulierung von CD8-T-Zellen optimiert wurden. Da viele Immundefizite entweder mit einer allgemeinen Lymphopenie oder einer spezifischen Depletion von CD4-T-Zellen in Verbindung stehen, könnten dieses zusätzliche Röhrchen die Diagnoseempfindlichkeit für LTBI und aktive Tuberkulose in verschiedenen Gruppen von Patienten mit geschwächtem Immunsystem erhöhen und den Prozentsatz der Unbestimmtheit verringern.

Die TBnet #54 Studie soll die Leistung dieses neuen, auf ELISA basierenden QuantiFERON-TB plus In-Tube-Tests bei immunsupprimierten Populationen bewerten. Wie in geschilderten früheren TBNET Studie (Sester et al. AJRCCM  2014) werden sowohl die qualitativen als auch die quantitativen Testergebnisse mit dem Grad der Immundefizienz und dem Vorhandensein von Risikofaktoren für eine vorherige Exposition mit M. tuberculosis ermittelt. Darüber hinaus werden Patienten mit aktiver Tuberkulose (sowohl immunkompetente als auch immunkompromittierte Personen) eingeschlossen, um eine potenzielle Empfindlichkeitssteigerung in diesen Gruppen zu bewerten. Immunkompetente Personen mit geringem Expositionsrisiko werden zur Abschätzung der Spezifität eingeschlossen. Personen, die an dieser Studie teilnehmen, werden über 2 Jahre beobachtet, um den prädiktiven Wert eines positiven Bluttests für das Fortschreiten zur aktiven Krankheit in Längsrichtung zu bewerten.

Die weltweite Migration hat in den letzten Jahrzehnten aufgrund von Kriegen, Konflikten, Verfolgung, Menschenrechtsverletzungen und Naturkatastrophen, aber auch aufgrund von Arbeits- oder Studienmöglichkeiten zugenommen. Das Tuberkuloserisiko von Migrantinnen und Migranten hängt von den Gründen für die Migration, dem sozioökonomischen Status, der Art der Reise und dem Tuberkuloserisiko im Transitland sowie der Gesundheitsversorgung im Herkunfts- und im Aufnahmeland ab.

Trotz Fortschritten bei der Tuberkuloseversorgung von Migrantinnen und Migranten und neuen Behandlungsstrategien beruhen Entscheidungen über die Behandlung der Betroffenen häufig auf Expertenmeinungen und nicht auf klinischen Erkenntnissen.

Dieses Dokument fasst den aktuellen Wissensstand über TB-Diagnose, TB-Behandlungsstrategien bei Migranten, MDR-TB bei Migranten und HIV/TB-Koinfektion bei Migranten, die nach Europa kommen, zusammen. Die Studien wurden durch eine Meta-Analyse zusammengefasst, wenn dies angemessen war, ansonsten wurde eine narrative Zusammenfassung verwendet. Auf der Grundlage einer systematischen Überprüfung wurden Konsensempfehlungen von Expertinnen und Experten zu allen Aspekten der Migrantenversorgung gegeben.

Die Entwicklung einer REDCap-Datenbank (Research Electronic Data Capture) für TBnet-Forschungsprojekte ist wichtig, um den Prozess der Datenerfassung und -verwaltung zu zentralisieren, und bietet anpassbare Formulare für die Dateneingabe, die ein effizientes und standardisiertes Datenmanagement erleichtern. Ein funktionsfähiges Datenerfassungs- und -verwaltungssystem bietet TBnet die Möglichkeit, Forschungsdaten aus verschiedenen Projekten gemeinsam zu nutzen und eine leistungsfähigere Plattform für Anträge und Veröffentlichungen zu haben.

Das Projekt zur Entwicklung der „Clinical Standards for Antimicrobial Stewardship in Tuberculosis hat das Ziel, klare und evidenzbasierte Empfehlungen für den verantwortungsvollen Einsatz antituberkulöser Medikamente zu erarbeiten. Während Antimicrobial Stewardship (AMS) in der Infektiologie generell zunehmend an Bedeutung gewinnt, bleibt es im Bereich der Tuberkulose bislang unzureichend definiert – ein bedeutendes Defizit, insbesondere vor dem Hintergrund, dass Rifampicin-resistente TB (RR-TB) von der WHO als eine der vier kritischsten bakteriellen Bedrohungen eingestuft wurde. Um diese Lücke zu schließen, wird ein internationales Expertengremium mit rund 60 Spezialist:innen im Rahmen eines strukturierten Delphi-Prozesses fundierte Empfehlungen für AMS in der TB-Behandlung entwickeln. Ziel der klinischen Standards ist es, den rationalen Einsatz antituberkulöser Medikamente zu optimieren, um die Behandlungsqualität zu verbessern, das Risiko resistenter TB-Stämme zu minimieren und langfristig zur weltweiten TB-Kontrolle beizutragen. Durch die interdisziplinäre Zusammenarbeit von führenden Expert:innen aus den Bereichen TB-Diagnostik, Therapie und AMS aus allen Regionen der Welt wird sichergestellt, dass die entwickelten Standards wissenschaftlich fundiert, praxisnah und auf die Bedürfnisse von Gesundheitssystemen weltweit zugeschnitten sind. Dieses Projekt stellt einen wichtigen Schritt dar, um AMS als integralen Bestandteil der TB-Behandlung zu etablieren und die globale Strategie gegen resistente TB-Erreger nachhaltig zu stärken.

Die Studie zum CRISPR basierten Nachweis von Tuberkulose (TB) untersucht die diagnostische Aussagekraft eines Assays zum Nachweis des mobilen genetischen Elements IS 6110 im Blut. Der Goldstandard für den Nachweis von TB ist die kulturelle Anzucht der Mykobakterien aus Sputum. Dieses Verfahren ist kosten- und zeitintensiv. Bei Patienten, bei denen kein Sputum gewonnen werden kann,  z.B. bei Kindern oder extrapulmonaler TB, ist eine Diagnose so nicht möglich. Bei bestehender HIV-Koinfektion liefert Sputum häufig falsch negative Ergebnisse. Der Nachweis durch CRISPR-abhängige Fluoreszenz aus Blutproben ist in wenigen Stunden möglich. In ersten Studien zeigt der Test eine gute diagnostische Aussagekraft auch bei extrapulmonaler TB, Kindern und HIV-Koinfektion.

Primäres Ziel dieser Studie ist die Validierung des Tests für den sputumfreien Tuberkulose-Nachweis. Anhand von Proben aus Biomarker-Studien soll die Eignung des Assays zur Verlaufskontrolle evaluiert werden. CRISPR-basierte Nachweisverfahren haben aufgrund ihrer Eigenschaften das Potential, in Point-of-Care Devices implementiert zu werden, sodass die Validierung dieser Assays einen wesentlichen Beitrag zur schnelleren und dezentralen Tuberkulosediagnostik leisten könnte. Forschende der Tulane University (New Orleans, Louisiana) haben ein Lab-in-Tube Device entwickelt mit dem der Nachweis von zellfreier Tuberkulose-DNA aus Sputum in 2 Stunden möglich ist. Eine Evaluation des Lab-in-Tube Devices ist für die nahe Zukunft geplant.

Im Rahmen der Zusammenarbeit mit der Nicolae Testemitanu State University of Medicine and Pharmacy und dem Chiril Draganiuc Phthisopneumology Institute wird die Machbarkeit und der klinische Nutzen von Targeted Next-Generation Sequencing (tNGS) zur Detektion von Arzneimittelresistenzen bei multiresistenter und rifampicinresistenter Tuberkulose (MDR/RR-TB) untersucht. Während bestehende molekulare Schnelltests Resistenzen gegen essenzielle Medikamente wie Bedaquilin, Linezolid und Pretomanid nicht zuverlässig nachweisen können, ist der phänotypische Medikamentenempfindlichkeitstest (pDST) mit langen Wartezeiten verbunden, was den frühzeitigen Beginn einer wirksamen Therapie erheblich verzögert. tNGS bietet eine Lösung, indem es innerhalb von nur zwei Tagen umfassende Resistenzprofile liefert und somit schnelle, präzise und personalisierte Behandlungsentscheidungen ermöglicht. In dieser Studie werden die Resistenzprofile von MDR/RR-TB-Patient:innen mithilfe von tNGS und pDST verglichen, um die diagnostische Genauigkeit, Anwendbarkeit und Vorteile von tNGS zu bewerten. Durch die Validierung von tNGS als praxisnahes und effektives Diagnosetool wird das Projekt fundamentale Daten für die Integration dieser Technologie in die routinemäßige TB-Diagnostik liefern und damit bestehende Lücken in den derzeitigen Testmethoden schließen. Erwartete Ergebnisse umfassen eine schnellere und präzisere Resistenzbestimmung, optimierte Behandlungsergebnisse für Patient:innen sowie wertvolle epidemiologische Erkenntnisse, die zur globalen TB-Kontrolle beitragen.

DetecTB, eine Studie zur Biomarker-gestützten Diagnostik der Tuberkulose, untersucht nicht-invasive diagnostische Methoden zur Identifizierung von TB-Patient:innen. Ziel ist es, Biomarker aus Blut, Urin, Stuhl und Sputum zu identifizieren, die eine zuverlässige TB-Diagnose ermöglichen, insbesondere bei Patient:innen ohne Sputumproduktion oder mit extrapulmonaler TB.

Im Universitätsklinikum Hamburg-Eppendorf werden Patient:innen mit TB-Verdacht sowie Kontrollpersonen mit anderen pulmonalen Infektionen in die Studie eingeschlossen. Es erfolgt eine einmalige Entnahme verschiedener Biomaterialien, die mit modernen Verfahren wie mRNA-Signaturen, zellulärer Immunologie, PATHFAST-LAM, EclLAM, CRISPR-Cas, Stuhl-PCR und Xpert MTB-HR analysiert werden. Die Machbarkeit und diagnostische Wertigkeit dieser Ansätze werden systematisch evaluiert.

Hauptziel ist die Identifikation neuer Biomarker oder Biomarker-Kombinationen, die eine nicht-invasive, schnelle und präzise TB-Diagnose ermöglichen. Sekundäre Ziele umfassen Vergleiche zwischen pulmonaler und extrapulmonaler TB, geschlechtsspezifische Unterschiede und Zusammenhänge mit Krankheitsverlauf und Prognose.

Die prospektive monozentrische Beobachtungsstudie umfasst 120 Patient:innen, deren Teilnahme keinen direkten medizinischen Nutzen bietet, jedoch langfristig zur Entwicklung verbesserter TB-Diagnostik beitragen kann. Daten und Proben werden pseudonymisiert gespeichert, eine Weitergabe erfolgt nur in anonymisierter Form. Die Ergebnisse könnten dazu beitragen, invasive diagnostische Maßnahmen zu reduzieren und eine frühzeitigere Therapieeinleitung zu ermöglichen.

Tuberkulosefälle mit Antibiotikaresistenz stellen eine Herausforderung bei der Versorgung von Tuberkulosepatientinnen und -patienten dar und bleiben ein bedeutendes epidemiologisches Problem. Weltweit verursachten rifampicin- und multiresistente (RR/MDR) Fälle im Jahr 2022 schätzungsweise 160.000 Todesfälle. In Ländern und Regionen mit niedriger Tuberkulose-Inzidenz sind im Ausland geborene Personen oft häufiger von antibiotikaresistenter Tuberkulose betroffen. 

Die Ukraine ist eines der Länder in Europa mit der höchsten Inzidenz von Tuberkulose (TB) und auch weltweit eines der Länder mit der höchsten Belastung durch antibiotikaresistente TB. Darüber hinaus war die Ukraine in jüngster Zeit mit der COVID-19-Pandemie und dem Ausbruch eines bewaffneten Konflikts von zwei noch nie dagewesenen Herausforderungen für das nationale Gesundheitssystem betroffen.

Die jährlich gemeldeten Raten, der durch Mycobacterium tuberculosis verursachten Infektionen in der Europäischen Union und dem Europäischen Wirtschaftsraum (EU/EWR), sind in den letzten Jahrzehnten allmählich zurückgegangen. Im Jahr 2022 lagen sowohl die Gesamttuberkulose-Meldungsraten (49,3 gegenüber 8,0/100 000) als auch der Anteil der Antibiotikaresistenten-Tuberkulose unter den bakteriologisch bestätigten pulmonalen Fällen (4,9 % gegenüber 28,3 %) in der EU/im EWR deutlich unter dem in der Ukraine gemeldeten Niveau. Bis Dezember 2023 haben etwa 5 Millionen vertriebene Ukrainerinnen und Ukrainer in den Ländern der EU/des EWR einen vorübergehenden Schutzstatus erhalten. Infolge dieses erheblichen Anstiegs der Bevölkerungszahl stieg die Gesamtzahl der gemeldeten Tuberkulosefälle bei Ukrainerinnen und Ukrainern in der Region im Jahr 2022 fast um das Vierfache. Der Anteil der antibiotikaresistenten-TB-Fälle ukrainischer Herkunft belief sich auf fast 20 % aller antibiotikaresistenten TB-Fälle in der Region, und über 30 % der im Labor bestätigten ukrainischen TB-Fälle waren von einer antibiotikaresistenten -TB betroffen. In diesem Zusammenhang wollen wir die Epidemiologie der antibiotikaresistenten TB bei ukrainischen und anderen im Ausland geborenen TB-Fällen, die in der EU/im EWR gemeldet wurden, untersuchen.

Unerwünschte Arzneimittelwirkungen können die Behandlung einer Tuberkulose erschweren und für die Erkrankten mit einer Einschränkung der Lebensqualität einhergehen. Bisher sind nicht bei allen Medikamenten die zugrundeliegenden Mechanismen bekannt, so dass unerwünschte Arzneimittelwirkungen bis heute nicht vollends verhindert werden können.

Ziel dieses Projektes ist deshalb die Identifizierung und Validierung von Gensignaturen unter Verwendung von machine-learning Algorithmen zur Vorhersage von schweren unerwünschte Arzneimittelwirkungen vor Beginn der Tuberkulosebehandlung. Hier bieten sich insbesondere transkriptombasierte Signaturen an. Außerdem sollen mittels systembiologischer Bestimmung von Genen und Pathways mögliche Erklärungsansätze für die Entwicklung von schweren unerwünschten Arzneimittelwirkungen generiert werden. Dies wäre ein möglicher Grundstein für weiterführende Forschung, welche das Ziel verfolgt, die Mechanismen besser zu verstehen und ihnen gegebenenfalls präventiv gegensteuern zu können.

Mithilfe dieser Arbeit ist es hoffentlich in naher Zukunft möglich, ein erhöhtes Risiko für schwere unerwünschte Arzneimittelwirkungen bereits vor Medikamentenexposition zu erkennen und damit einen Beitrag zur personalisierten Medizin in der Tuberkulosebehandlung zu leisten.

In einem Teilprojekt konnte bereits die Genexpression von Suprabasin (SBSN) als potenzieller Biomarker für die Vorhersage von schweren Linezolid-assoziierten Neuropathien identifiziert werden.

doi: 10.1016/S1473-3099(21)00586-7

DRAMATIC ist eine prospektive, dauer-randomisierte, teilweise verblindete Phase-2-Studie. Sie soll

1) eine genaue Beziehung zwischen der Therapiedauer und dem Anteil erfolgreicher Therapieergebnisse nachweisen,

2) bestimmen, welche Behandlungsdauern des oralen experimentellen Regimes so effektiv sind wie das derzeit empfohlene (aber kürzlich zurückgestufte) Injectables-enthaltende Regime von 9-11 Monaten und

3) das Sicherheitsprofil des experimentellen Regimes ermitteln.

Die Studie randomisiert 220 Teilnehmer, darunter Erwachsene (18 Jahre oder älter) und Kinder (12-17 Jahre alt) mit MDR-TB, in 16, 24, 32 oder 40 Wochen Behandlung mit einem oralen experimentellen Regime aus 5 Medikamenten (Bedaquilin, Delamanid, Linezolid, Levofloxacin und Clofazimin).

Durch die vier experimentellen Behandlungsdauern kann die Wirksamkeit mehrerer Therapiedauern geschätzt werden, und die Wahrscheinlichkeit, die kürzeste effektive Behandlungsdauer zu finden, wird maximiert. Mit diesem Studiendesign wird vermieden, dass die gewählte Dauer entweder zu kurz (und damit nicht ausreichend effektiv) oder zu lang (und damit mit übermäßiger Toxizität verbunden) ist. Durch die Nachverfolgung der Patienten zur Beobachtung von Rückfällen werden wichtige Informationen gesammelt für die optimale Behandlungsdauer in einer großen Phase-3-Studie.

Eine Vielzahl biologischer Marker (u.a. Stoffwechselprodukte, Proteine, RNA im Sputum, Blut oder Urin) werden analysiert, um neue Alternativen zu traditionellen kulturbasierten Bestimmungsmethoden für die bakterizide Aktivität eines Medikaments oder einer Medikamentenkombination zur Vorhersage von Therapieversagen und Rückfällen zu finden.

Die Studie wird an Studienzentren in den Philippinen und Vietnam durchgeführt und von der University of California (UCS) und Novartis, Otsuka und Pfizer als Industriepartner gesponsert. Es sind Wissenschaftler aus den USA (Boston University, University of Colorado, UCS, Harvard), den Philippinen, Vietnam und Borstel beteiligt.

Falls bis zum Abschluss der DRAMATIC-Studie ein neues und effektiveres Standardregime verwendet wird, kann DRAMATIC dennoch eine Dauer des experimentellen Regimes identifizieren, die non-inferior zum neuen Standardregime ist. Dies wird einen zügigen Übergang zu einer bestätigenden Phase-3-Studie erleichtern.

Am Forschungszentrum Borstel wurde ein neuer Biomarker (TB22) identifiziert, der die Individualisierung der Dauer der Tuberkulosetherapie ermöglicht. Hierfür wurde eine Signatur aus RNA Sequenzen im peripheren Blut von Patientinnen und Patienten identifiziert. Zur weiteren Validierung gibt es über eine Beteiligung an dem EU-Projekt Zugang zu Blutproben von sehr gut charakterisierten Tuberkulosepatientinnen und -patienten aus Mosambik, Uganda und eSwatini.

Die TB22-Signatur wird auf Transkriptomdaten angewandt, um festzustellen, ob sie Tuberkulose bei afrikanischen Kindern und PLHIV zu Beginn der Behandlung genau diagnostizieren kann. Außerdem wird die Dynamik von TB22 während der Behandlung bewertet, um festzustellen, ob das Modell den Zeitpunkt, an dem der Patient eine rückfallfreie Heilung erreicht hat, genau vorhersagen kann.

Transkriptomdaten können auch die Entdeckung neuer, noch nicht bekannter RNA-Signaturen ermöglichen, z. B. Signaturen zur Vorhersage des Krankheitsverlaufs, zur Erkennung aktiver Tuberkulose, zur Unterscheidung zwischen Tuberkulose und nicht-tuberkulösen Lungenerkrankungen, zur Überwachung des Ansprechens auf die Behandlung oder zur Vorhersage eines Tuberkuloserezidivs in frühen Stadien.

In einer longitudinalen Kohorte wurden zu verschiedenen Zeitpunkten der Therapie Proben entnommen, welche zur Gewinnung von DNA sowie epigenetischen Daten dienen. Des Weiteren wurden klinische Daten zu Krankheitsschwere in Form von Kulturdaten und bildgebenden Verfahren, Behandlungsergebnisse, Medikation sowie etwaige Nebenwirkungen zusammengetragen. Mithilfe dieser Daten soll ermittelt werden, ob und welche TB-relevanten RNA-Expressionen, welche in vorangegangenen Studien identifiziert wurden, auf Mutationen der DNA oder auf epigenetische Störungen zurückzuführen sind, um somit Rückschlüsse auf eine ergänzende epigenetische oder immunmodulatorische Therapie ziehen zu können. Darüber hinaus wird untersucht, ob es eine Korrelation von epigenetischen Störungen und den klinischen Ausprägungen, den Therapieergebnissen und der Immunzellaktivität gibt oder mit bereits existierenden Konzepten der personalisierten TB-Therapie (z.B. Endotypen). Des Weiteren wird untersucht, ob das epigenetische Profil durch bestimmte, in der TB-Therapie verwendete Medikamente, eine Veränderung erfährt.

Antibiotikaresistenzen erschweren die Behandlung der Tuberkulose in zunehmendem Maße. Kulturelle Verfahren zur Ermittlung von Antibiotikaresistenzen sind aufwendig und langwierig. In der Regel dauert es mehrere Monate die zwischen der Diagnosestellung einer Tuberkulose und dem Erhalt eines Antibiogramms vergehen. Neue Methoden der Gensequenzierung erlauben eine rasche und umfangreiche Information über Mutationen im Genom von Tuberkulosebakterien, die mit Antibiotikaresistenzen assoziiert sind. Diese molekularen Vorhersagen von Antibiotikaresistenzen mittels gezielter Sequenzierungstechnologien (t-NGS) werden seit Sommer 2023 offiziell von der WHO für Vorhersagen von Antibiotikaresistenzen und die Zusammenstellung von Therapieregimen empfohlen. Das Forschungszentrum Borstel ist an diesem Prozess und der Vorbereitung der WHO-Empfehlungen wesentlich beteiligt.

Ob die Behandlungsergebnisse von betroffenen Patientinnen mit einer multiresistenten Tuberkulose (MDR-TB) tatsächlich durch Verwendung der neuen Technologien verbessert werden können ist zwar plausibel, wurde aber bislang noch nie in einer klinischen Studie belegt.

Das Forschungszentrum Borstel eine strategische Partnerschaft mit der Universität in Kapstadt, Südafrika eingegangen, um diese und andere Fragen gemeinsam zu adressieren.

Unserer Forschergruppe unterstützt Kollegen von der Universität Kapstadt (Prof. Dr. Keertan Dheda, MD PhD) in der T3 Studie 2024 bei der der Stellenwert der tNGS Technologie auf die Behandlungsergebnisse von PatientInnen mit einer MDR-TB in Südafrika untersucht wird. Die ersten Patienten wurden im Frühjahr 2024 eingeschlossen.

Der übergeordnete Endpunkt der Studie besteht darin, den Stellenwert von t-NGS Information-basierten Therapieregimen auf die Behandlungsergebnisse von Patienten mit einer MDR-TB zu bestimmen.

Primärer Endpunkt der Phase 1:
Anteil der Patienten, bei denen innerhalb von 14 Tagen nach der Diagnose einer Rifampicin-resistenten Tuberkulose in jeder Gruppe eine Behandlung mit ≥4 wahrscheinlich wirksamen Medikamenten eingeleitet wurde (n=120).

Primärer Endpunkt der Phase 2:
Rate der ungünstigen Ergebnisse 6 Monate nach Behandlungsbeginn in jeder Gruppe (n=240 einschließlich der Patienten der Phase 1).

Primärer Endpunkt der Phase 3:
Rate der ungünstigen Ergebnisse in jeder Gruppe 12 Monate nach Beginn der Behandlung (n=300 einschließlich der Patienten in Phase 2). 

Der Xpert MTB/RIF Ultra ist ein molekularer Schnelltest im Kartuschenformat, der erstmals 2017 als Upgrade des Xpert MTB/RIF-Tests zur Diagnose von Tuberkulose eingeführt wurde.

Spurenpositive Ergebnisse können den Nachweis von Rest-DNA von früherer Tuberkulose, eine Kreuzkontamination der Probe oder einen Laborfehler darstellen. Gleichzeitig können sie auch eine Möglichkeit sein, eine aktive Tuberkuloseerkrankung in einem frühen Stadium zu erkennen. Stuhl ist eine klinische Probe, die von der WHO für die Diagnose von Tuberkulose bei Kindern empfohlen wird und für Erwachsene zunehmend an Bedeutung gewinnt. Wir analysieren die Ergebnisse von Stuhlproben in einer Fall-Kontroll-Studie mit TB-Patientinnen und Patienten, die mit gesunden Kontrollpersonen gepaart wurden.

Am Forschungszentrum Borstel wurde ein Transkriptom-Modell zur Untersuchung des Therapieansprechens entwickelt. Dieses Modell nutzt die Reaktion des menschlichen Körpers auf eine Infektion mit tuberkulösen Mykobakterien, um festzustellen, ob jemand infiziert ist. Auch konnte damit sehr genau bestimmt werden, wann jemand lange genug mit Antibiotika behandelt wurde, um geheilt zu sein. So könnte die Behandlung eines Tages individuell für jede:n Patient:In angepasst werden.

Das auf 22 Genen basierende Modell (kurz: TB22) kann aber auch zur Diagnostik benutzt werden. Das ist besonders bei Kindern interessant, da hier die viele Labormethoden eine Tuberkulose-Erkrankung oft nicht erkennen. Es fehlt dann der eindeutige Nachweis von M. tuberculosis, die Diagnose kann so nur klinisch gestellt werden. Ziel dieses Forschungsprojektes ist, zu überprüfen, ob das TB22 Modell bei Kindern oder Menschen mit HIV-Infektion bei der Diagnostik helfen kann. In enger Zusammenarbeit mit dem Baylor College of Medicine, Houston, USA haben wir RNA-Proben in Eswatini im südlichen Afrika von Kindern mit einer Tuberkulose Erkrankung erhalten dürfen. Aktuell sind die ersten Proben auf dem Weg nach Borstel und wir beginnen mit den Messungen für das Transkriptom-Modell TB22.

2023-2024 Insight Stipendiaten mit der Projektleiterin des Baylor Colleges, Dr. Anna Mandalakas (dritte von rechts) bei der Einführungsveranstaltung in Washington DC.Das Konsortium Integrated Network of Scholars in Global Health Research Training (INSIGHT) umfasst vier akademische Einrichtungen in den USA (Baylor College of Medicine's Global TB Program, University of Alabama at Birmingham, University of Maryland Baltimore, University of Pittsburgh) und die ihnen verbundenen internationalen Einrichtungen in Afrika, Asien und Nord- und Südamerika. Das Programm wird vom Fogarty International Center (FIC) und mehreren kooperierenden Instituten und Zentren der U.S. National Institutes of Health (NIH) gefördert und ist eines der sieben Konsortien des NIH Fogarty Launching Future Leaders in Global Health (LAUNCH) Research Training Program. INSIGHT zielt darauf ab:

1. Schaffung einer gemeinschaftlichen, multidisziplinären globalen Gesundheitsforschung, die eine institutionenübergreifende Zusammenarbeit von Mentoren vorsieht
2. Bereitstellung eines einjährigen Mentorentrainings für 105 Stipendiaten
3. Förderung und Unterstützung von Vielfalt, Gleichberechtigung und Integration in der wissenschaftlichen Ausbildung im Bereich der globalen Gesundheit
4. Unterstützung des Übergangs der Stipendiaten in eine erfolgreiche und nachhaltige Forschungslaufbahn

Mit diesem Programm wird die betreute Forschungstätigkeit im Bereich der globalen Gesundheit für qualifizierte Doktoranden aus den USA und Postdoktoranden aus den USA und Ländern mit niedrigem und mittlerem Einkommen (Dr./PhD, ScD oder gleichwertiger Abschluss) gefördert. Erfolgreiche Bewerberinnen und Bewerber verbringen 12 Monate im Ausland an einer der 27 Partnereinrichtungen in 20 Ländern, wo sie Erfahrungen in der Forschung in einem internationalen Umfeld sammeln. Postdoktoranden aus Ländern mit niedrigem und mittlerem Einkommen erhalten eine Kurzzeitausbildung an der angegliederten Einrichtung in den USA. Die Forschungsprojekte der Trainees werden von erfahrenen und engagierten Mentorinnen und Mentoren unterstützt, die über Fachwissen in den Bereichen klinische Forschung, öffentliche Gesundheit, Labor und Anwendungsforschung verfügen.

Weitere Informationen über das INSIGHT-Schulungsprogramm finden Sie auf der INSIGHT-Website.

Hintergrund:
In-vitro-Untersuchungen, Tiermodelle und klinische Befunde deuten darauf hin, dass es sich bei der Tuberkulose nicht um eine monomorphe Krankheit handelt, sondern dass die Reaktion des Wirts auf die Tuberkulose unterschiedlich ist und mehrere verschiedene molekulare Wege und Pathologien (Endotypen) aufweist. Wir haben unvoreingenommenes Clustering angewandt, um separate Tuberkulose-Endotypen mit klassifizierbaren Genexpressionsmustern und klinischen Ergebnissen zu identifizieren.

Methoden:
Eine Kohorte mit Microarray-Genexpressionsdaten von mikrobiologisch bestätigten Tuberkulosepatienten wurde zur Identifizierung mutmaßlicher Endotypen verwendet. Eine Microarray-Kohorte mit longitudinalen klinischen Ergebnissen war für die Validierung reserviert, ebenso wie zwei RNA-Sequenzierungs-Kohorten. Schließlich wurde eine separate Kohorte von Tuberkulosepatienten mit funktioneller Immunität.

Ergebnisse:
In einer Entdeckungskohorte, die 435 Tuberkulosepatienten und 533 asymptomatische Kontrollpersonen umfasste, wurden zwei Tuberkulose-Endotypen identifiziert. Endotyp A zeichnet sich durch eine verstärkte Expression von Genen aus, die mit Entzündung und Immunität zusammenhängen, und durch eine verringerte Stoffwechsel- und Proliferationsaktivität; im Gegensatz dazu weist Endotyp B eine erhöhte Aktivität von Stoffwechsel- und Proliferationswegen auf. Eine unabhängige RNA-seq-Validierungskohorte, die 118 Tuberkulosepatienten und 179 Kontrollen umfasste, bestätigte die Entdeckungsergebnisse. Genexpressionssignaturen für Behandlungsversagen waren bei Endotyp A in der Entdeckungskohorte erhöht, und eine separate Validierungskohorte bestätigte, dass bei Patienten des Endotyps A die Zeit bis zur Kulturkonversion langsamer verging und die Heilungsrate geringer war. Diese Beobachtungen deuten darauf hin, dass die Endotypen die funktionelle Immunität widerspiegeln, was durch die Beobachtung gestützt wird, dass Tuberkulosepatienten mit einem hyperinflammatorischen Endotyp bei Stimulation eine weniger reaktionsfähige Zytokinproduktion aufweisen.

Schlussfolgerung:
Diese Ergebnisse belegen, dass die Erstellung von Stoffwechsel- und Immunprofilen zur Optimierung von Endotyp-spezifischen, wirtsspezifischen Therapien für Tuberkulose beitragen könnte.

doi: 10.1183/13993003.02263-2021

Entwicklung einer Plattform zur Überwachung von Tuberkulose-Medikamenten

Die Behandlung der arzneimittelresistenten Mycobacterium tuberculosis beruht auf einer komplexen Antibiotikatherapie. Eine unzureichende Antibiotikaexposition kann zum Scheitern der Behandlung, zur erworbenen Arzneimittelresistenz und zu einem erhöhten Risiko für unerwünschte Ereignisse führen. Die therapeutische Arzneimittelüberwachung (TDM) kann zur Optimierung der Antibiotikaexposition eingesetzt werden. Daher haben wir uns zum Ziel gesetzt, einen Multiplex-Assay in einem einzigen Durchgang unter Verwendung der Hochleistungsflüssigkeitschromatographie-Massenspektrometrie (HPLC-MS) für das TDM von Patienten mit multiresistenter, präextensiv resistenter und extensiv resistenter Tuberkulose zu entwickeln. Auf der Grundlage der beabsichtigten klinischen Anwendung wurde ein Zielprofil für eine ausreichende Leistung festgelegt und der Assay entsprechend entwickelt. Die Antibiotika wurden auf einer zwitterionischen Flüssigchromatographiesäule mit hydrophiler Wechselwirkung und einem Triple-Quadrupol-Massenspektrometer unter Verwendung von mit stabilen Isotopen markierten internen Standards analysiert. Der Assay war ausreichend empfindlich, um die Arzneimittelkonzentrationen von Rifampicin, Rifabutin, Levofloxacin, Moxifloxacin, Bedaquilin, Linezolid, Clofazimin, Terizidon/Cycloserin, Ethambutol, Delamanid, Pyrazinamid, Meropenem, Prothionamid und Para-Aminosalicylsäure (PAS) über fünf Halbwertszeiten zu überwachen. Genauigkeit und Präzision waren ausreichend, um die klinische Entscheidungsfindung zu unterstützen (≤±15% in klinischen Proben und ±20-25% in aufgestockten Proben, wobei 80% der künftig gemessenen Konzentrationen innerhalb von ±40% der nominalen Konzentrationen liegen dürften). Die Methode wurde beim TDM von zwei Patienten mit komplexer arzneimittelresistenter Tuberkulose eingesetzt. Alle relevanten Antibiotika aus ihren Therapien konnten quantifiziert werden, und es wurde eine hochdosierte Therapie eingeleitet, gefolgt von einer mikrobiologischen Umstellung. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass wir einen Multiplex-Assay entwickelt haben, der das TDM der relevanten Erst- und Zweitlinien-Antituberkulosemedikamente in einem einzigen Durchgang ermöglicht, und dass wir seine Anwendbarkeit beim TDM von zwei arzneimittelresistenten Tuberkulosepatienten nachweisen konnten.

doi: 10.3390/pharmaceutics15112543

Molekulare Vorhersage von Behandlungsschemata bei arzneimittelresistenter Tuberkulose

Hintergund:
Umfassende und zuverlässige Medikamentenempfindlichkeitstests (DST) sind dringend erforderlich, um Patienten mit multiresistenter/Rifampicin-resistenter Tuberkulose (MDR/RR-TB) angemessene Behandlungsschemata anbieten zu können. Wir haben untersucht, ob die Analyse von Isolaten des Mycobacterium tuberculosis-Komplexes und von Genen, die an der Arzneimittelresistenz beteiligt sind, durch Next-Generation Sequencing (NGS) die Entwicklung wirksamer MDR/RR-TB-Behandlungsschemata unterstützen kann.

Methoden:
NGS-basierte genomische DST-Vorhersagen von M. tuberculosis Komplex-Isolaten von MDR/RR-TB-Patienten, die zwischen dem 1. Januar 2015 und dem 30. April 2019 in ein TB-Referenzzentrum in Deutschland eingeliefert wurden, wurden mit phänotypischen DST-Ergebnissen von Mykobakterien-Wachstumsindikatorröhrchen (MGIT) verglichen. Standardisierte Behandlungsalgorithmen wurden angewandt, um individualisierte Therapien auf der Grundlage von genomischen oder phänotypischen DST-Ergebnissen zu entwerfen, und Diskrepanzen wurden durch die Bestimmung der minimalen hemmenden Arzneimittelkonzentrationen (MHK) mit Sensititre MYCOTBI- und UKMYC-Mikrotiterplatten weiter bewertet.

Ergebnisse:
Bei 70 Patienten mit MDR/RR-TB betrug die Übereinstimmung zwischen 1048 paarweisen Vergleichen von genomischem und phänotypischem DST 86,3 %; 76 (7,2 %) Ergebnisse waren nicht übereinstimmend, und 68 (6,5 %) konnten aufgrund des Vorhandenseins von Polymorphismen mit noch unbekannten Auswirkungen auf die Arzneimittelresistenz nicht ausgewertet werden. Wichtig ist, dass 549 von 561 (97,9 %) Vorhersagen zur Medikamentenempfindlichkeit in MGIT phänotypisch bestätigt wurden und 27 von 64 (42,2 %) falsch-positiven Ergebnissen mit zuvor beschriebenen Mutationen in Verbindung gebracht wurden, die eine niedrige oder moderate MHK-Erhöhung vermitteln. Praktisch alle Arzneimittel (99,0 %), die in Kombinationstherapien verwendet werden und die aus der genomischen DST abgeleitet wurden, wurden durch die phänotypische DST als empfindlich bestätigt.

Schlussfolgerungen:
Die NGS-basierte genomische DST kann eine zuverlässige Orientierungshilfe für das Design wirksamer MDR/RR-TB-Behandlungsschemata sein.

doi: 10.1093/cid/ciab359. PMID: 33900387

Langfristige Behandlungserfolge bei Patienten mit multiresistenter Tuberkulose

Zielsetzungen:
Beschreibung der langfristigen Behandlungsergebnisse bei Patientinnen undPatienten mit multiresistenter/Rifampicin resistenter Tuberkulose (MDR/RR-TB) und Validierung etablierter Ergebnisdefinitionen für die MDR/RR-TB-Behandlung.

Methoden:
Bei Patientinnen und Patienten mit MDR/RR-TB, die zwischen dem 1. September 2002 und dem 29. Februar 2020 in ein deutsches MDR/RR-TB-Überweisungszentrum eingewiesen wurden, verglichen wir die langfristigen Behandlungsergebnisse, die aus der individuellen Nachbeobachtung der Patienten abgeleitet wurden, mit den von der WHO-2013, der WHO-2021 und der Tuberculosis Network European Trials Group-2016 definierten Behandlungsergebnissen.

Ergebnisse:
Bei insgesamt 163 Patientinnen und Patienten (mittleres Alter, 35 Jahre; Standardabweichung, 13 Jahre; 14/163 [8,6 %] leben mit HIV; 109/163 [66,9 %] Männer, 149/163 [91,4 %] sind innerhalb von 5 Jahren nach Deutschland eingewandert) wurde die Behandlung einer kulturell bestätigten MDR/RR-TB eingeleitet. Eine zusätzliche Resistenz gegen ein Fluorchinolon oder ein injizierbares Mittel der zweiten Wahl lag bei 15 der 163 (9,2 %) Mycobacterium-tuberculosis-Stämme vor; eine Resistenz gegen beide Arzneimittelklassen war bei 29 der 163 (17,8 %) Stämme vorhanden. Die mediane Dauer der MDR/RR-TB-Behandlung betrug 20 Monate (Interquartilsbereich, 19,3-21,6 Monate), wobei ein Mittel aus fünf aktiven Medikamenten einbezogen wurde. Die mediane Nachbeobachtungszeit betrug 4 Jahre (47,7 Monate; Interquartilsbereich, 21,7 - 65,8 Monate). Unter den 163 Patienten wurde bei 25 (15,3 %), 82 (50,3 %) und 95 (58,3 %) Patienten eine Heilung gemäß den Ergebnisdefinitionen der WHO-2013, der WHO-2021 bzw. der Tuberculosis Network European Trials Group-2016 erreicht. Die Rate der verlorenen Nachbeobachtung betrug 17 von 163 (10,4 %). Der Tod war wahrscheinlicher bei Patientinnen und Patienten, die mit HIV leben (Hazard Ratio, 4,28; 95 % Konfidenzintervall, 1,26e12,86) und bei älteren Patientinnen und Patienten (Hazard Ratio, 1,08; 95 % Konfidenzintervall, 1,05e1,12; Inkrement von 1 Jahr). Insgesamt erlebten 101/163 (62,0 %) Patientinnen und Patienten eine langfristige, rückfallfreie Heilung; davon waren 101/122 (82,8 %) Patienten mit bekanntem Status (nicht „lost to follow-up“ oder verlegt) bei der Nachuntersuchung.

Schlussfolgerung:
Bei optimaler Behandlung und unter Einsatz individualisierter Therapieschemata ist die langfristige, rückfallfreie Heilung von MDR/RR-TB wesentlich höher als die Heilungsraten nach den derzeitigen Definitionen der Behandlungsergebnisse.

doi: 10.1093/cid/ciab359. PMID: 33900387 

Die Auswirkungen der Migration im Zusammenhang mit dem Russland-Ukraine-Konflikt auf die Epidemiologie von Tuberkulose-Infektionen in der Europäischen Union und im Europäischen Wirtschaftsraum

Die Tuberkulose-Melderate in der Ukraine ist etwa sechsfach höher als die Gesamt-Melderate in der Europäischen Union (EU) und dem Europäischen Wirtschaftsraum (EWR). Außerdem ist die Ukraine ein Hochprioritätsland für die Weltgesundheitsorganisation in Bezug auf Antibiotika-resistente Tuberkulose. Nach Angaben von Eurostat sind seit Beginn des Krieges zwischen Russland und der Ukraine etwa 5 Millionen Ukrainer in die Länder der EU und des EWRs vertrieben worden.

In enger Zusammenarbeit mit dem Europäischen Zentrum für die Prävention und die Kontrolle von Krankheiten (European Center for Disease Prevention and Control, ECDC) haben wir die Tuberkulose-Epidemiologie bei in der EU/im EWR gemeldeten Fälle ukrainischer Herkunft von 2019 bis 2022 anhand von routinemäßig erhobenen Daten bewertet.

Unsere Ergebnisse zeigten, dass sich die Zahl der gemeldeten Tuberkulosefälle bei Ukrainern in der Region im Jahr 2022 fast vervierfacht hat (n = 780, gegenüber durchschnittlich n = 201 in den drei Vorjahren). Die Fälle ukrainischer Herkunft machten jedoch weiterhin nur einen geringen Anteil (2,2 % in 2022) aller in der EU/im EWR gemeldeten Fälle aus. Außerdem lagen die Melderaten bei ukrainischen Staatsbürgern in der EU/im EWR unter den in der Ukraine gemeldeten Werten und blieben unter 20 pro 100,000. Der Anteil der Antibiotika-resistenten Tuberkuloseformen an den Fällen ukrainischer Herkunft in der EU/im EWR war hoch und spiegelt die hohe Proportion an resistenten Fälle in der Ukraine wider. Im Jahr 2022 war fast jeder fünfte antibiotika-resistente TB-Fall in der EU/im EWR ukrainischer Herkunft.

Diese Ergebnisse unterstreichen die Wichtigkeit der migrantensensiblen und patientenzentrierten Gesundheitsversorgung, um eine frühzeitige Vorstellung, Einleitung und Fortsetzung der Behandlung sicherzustellen. Aufgrund der hohen Rate an Antibiotika-resistenten Fälle sind Erreger-Nachweis und Empfindlichkeitstestung bei TB-Patient:innen aus der Ukraine von entscheidender Bedeutung.

 DOI: 10.2807/1560-7917.ES.2024.29.12.2400094

Unmask-TB

Ziel des Forschungsprojektes Unmask-TB war es, modifizierte FFP2 Masken als diagnostischen Test für eine Lungentuberkulose bei Kindern zu entwickeln und zu erproben. Noch heute kann eine Tuberkuloseerkrankung bei Kindern oft nur klinisch diagnostiziert werden, das heißt es fehlt der sichere Nachweis von tuberkulösen Mykobakterien in einem Labortest. Bei Kindern ist das Nicht-Erkennen einer Tuberkulose sehr gefährlich; unerkannt und daher unbehandelt versterben bis zu 40% der Kinder unter fünf Jahren an einer Tuberkulose.

Zungenabstriche, Stuhl, Urin und diese modifizierten Masken könnten vielversprechende neue Probentypen sein: Die Gewinnung dieser Proben ist weniger belastend für Kinder im Vergleich zu herkömmlichen Methoden, wie der Ansaugung von Magensaft. Auch deuten erste Studien darauf hin, dass manche dieser neuen Methoden eine Tuberkulose bei Kindern besser erkennen können. Am Forschungszentrum Borstel haben wir deshalb, bei Erwachsenen erfolgreich getestete, FFP2-Masken für Kinder angepasst. Diese enthalten einen 3D-gedruckten Polyvinylalkohol-Streifen, der Bakterien-DNA in der Ausatemluft auffangen soll. Unsere Methode ist Teil der großen „TB GAPS“ Studie des Baylor College of Medicine, Houston, USA, in mehreren Ländern des südlichen Afrikas. Das Deutsches Zentrum für Infektionsforschung hat uns bei der aufwendigen Entwicklung der Methode immer wieder umfänglich unterstützt.

Die für Kinder angepassten FFP2-Masken hatten in vitro eine niedrige Nachweisgrenze für M. tuberculosis-spezifische DNA. Allerdings konnte in keiner der 30 Masken, die von Kindern mit Lungentuberkulose getragen wurden, M. tuberculosis-DNA nachgewiesen werden. In dieser Form modifizierte FFP2-Masken können M. tuberculosis bei Kindern möglicherweise nicht effektiver nachweisen als bestehende Methoden.

doi: 10.1093/infdis/jiae282.

Neue Tuberkulose-Therapien werden benötigt, um die Arzneimittelresistenz, die lange Behandlungsdauer und die unerwünschten Wirkungen der verfügbaren Mittel zu bekämpfen. GSK3036656 (Ganfeborol) ist das erste Benzoxaborol seiner Klasse, das die Leucyl-tRNA-Synthetase von Mycobacterium tuberculosis hemmt. In dieser randomisierten, offenen Phase-2a-Studie wurden die frühe bakterientötende Wirkung (primäres Ziel) sowie die Sicherheit und Pharmakokinetik (sekundäre Ziele) von Ganfeborol bei Teilnehmern mit unbehandelter, Rifampicin-empfänglicher Lungentuberkulose untersucht. Insgesamt wurden 75 Männer 14 Tage lang einmal täglich mit Ganfeborol (1/5/15/30 mg) oder der Standardbehandlung (Rifafour e-275 oder generische Alternative) behandelt. Bei den Teilnehmern, die einmal täglich 5, 15 und 30 mg Ganfeborol erhielten, wurde eine numerische Verringerung der täglichen koloniebildenden Einheiten im Sputum gegenüber dem Ausgangswert beobachtet, nicht jedoch bei den Teilnehmern, die 1 mg Ganfeborol erhielten. Die Raten unerwünschter Ereignisse waren in allen Gruppen vergleichbar; alle Ereignisse waren Grad 1 oder 2. Bei einer Untergruppe von Teilnehmern zeigte eine explorative computergestützte Post-hoc-Analyse der 18F-Fluordesoxyglucose-Positronenemissionstomographie/Computertomographie-Befunde eine messbare Reaktion auf die Behandlung bei mehreren Läsionstypen bei denjenigen, die Ganfeborol 30 mg an Tag 14 erhielten. Die Analyse der transkriptionellen Behandlungsreaktion im Vollblut auf Ganfeborol 30 mg am Tag 14 zeigte eine starke Assoziation mit neutrophil-dominierten Transkriptionsmodulen. Die nachgewiesene bakterizide Wirkung und das akzeptable Sicherheitsprofil lassen darauf schließen, dass Ganfeborol ein potenzieller Kandidat für die Kombinationsbehandlung von Lungentuberkulose ist.

doi: 10.1038/s41591-024-02829-7.

Die arzneimittelresistente Tuberkulose stellt weltweit ein großes Problem für das Gesundheitswesen dar. Obwohl kulturbasierte Methoden als Goldstandard für die Prüfung der Medikamentenempfindlichkeit gelten, liefern molekulare Methoden schnelle Informationen über die Mutationen von Mycobacterium tuberculosis, die mit der Resistenz gegen Anti-Tuberkulose-Medikamente einhergehen. Dieses Konsenspapier wurde auf der Grundlage einer umfassenden Literaturrecherche des TBnet- und des RESIST-TB-Netzes über Berichtsstandards für den klinischen Einsatz molekularer Arzneimittel-Empfindlichkeitstests erstellt. Die Überprüfung und die Suche nach Belegen umfasste die manuelle Durchsicht von Zeitschriften und die Suche in elektronischen Datenbanken. Das Gremium identifizierte Studien, die Mutationen in genomischen Regionen von M. tuberculosis mit Daten über Behandlungsergebnisse in Verbindung brachten. Die Durchführung molekularer Tests zur Vorhersage der Arzneimittelresistenz von M. tuberculosis ist von entscheidender Bedeutung. Der Nachweis von Mutationen in klinischen Isolaten hat Auswirkungen auf die klinische Behandlung von Patienten mit multiresistenter oder Rifampicin-resistenter Tuberkulose, insbesondere in Situationen, in denen phänotypische Empfindlichkeitstests nicht verfügbar sind. Ein multidisziplinäres Team, dem Kliniker, Mikrobiologen und Laborwissenschaftler angehörten, erzielte einen Konsens zu den wichtigsten Fragen, die für die molekulare Vorhersage der Medikamentenempfindlichkeit oder -resistenz von M. tuberculosis relevant sind, sowie zu deren Auswirkungen auf die klinische Praxis.

doi: 10.1016/S1473-3099(22)00875-1

Anekdotische Informationen deuten darauf hin, dass die klinische Praxis hinsichtlich des Einsatzes vermeintlich hepatoprotektiver Wirkstoffe bei der Tuberkulosebehandlung in den Ländern der Europäischen Region der WHO unterschiedlich ist. Zwischen November 2023 und Mai 2024 führten wir unter Vertretern der Tuberculosis Network European Trials Group (TBnet) in den Ländern der Europäischen Region der WHO eine standardisierte Fragebogenerhebung zum Einsatz vermeintlich hepatoprotektiver Wirkstoffe bei der Behandlung von Tuberkulosepatient:innen durch. Wir erhielten gültige Antworten aus 37 von 53 Ländern (69,8%), von denen 16 (43,2%) den regelmäßigen Einsatz vermeintlich hepatoprotektiver Wirkstoffe während der TB-Behandlung meldeten. Die Hälfte dieser Länder (n = 8) ist Teil der ehemaligen Sowjetunion. In fünf Ländern werden diese Mittel in nationalen Leitlinien empfohlen. Die am häufigsten verwendeten vermeintlich hepatoprotektiven Wirkstoffe waren Silibin/Silymarin (n = 9, 56,3%), Ursodeoxycholsäure (n = 5, 31,3%) und Sojaphospholipide (n = 4, 25,0%). Die Behandlungsdauer variierte: 56,3 % (n = 9) nahmen sie weniger als 1 Monat lang ein, 18,8 % (n = 3) 1-3 Monate lang und 18,8 % (n = 3) 4-6 Monate lang. Mutmaßlich hepatoprotektive Wirkstoffe werden in der Europäischen Region der WHO in großem Umfang als Ergänzung zur Tuberkulosebehandlung eingesetzt, insbesondere in den Ländern der ehemaligen Sowjetunion, von denen einige sie in ihre nationalen Leitlinien aufgenommen haben.

DOI: 10.5588/ijtldopen.24.0498

Hintergrund:
Europäische Strategien zur Eliminierung der Tuberkulose (TB) erfordern die Identifizierung von Schlüsselgruppen, die von einem TB-Screening profitieren.

Ziel:
Wir wollten Gruppen von im Ausland geborenen Personen mit Wohnsitz in europäischen Ländern identifizieren, die am meisten von einem gezielten TB-Präventionsscreening profitieren.

Methoden:
Die europäische Studiengruppe des Tuberkulose-Netzwerks erhob in einer Querschnittserhebung die Zahl der im Ausland geborenen Tuberkulosepatienten mit Wohnsitz in den Ländern der Europäischen Union (EU), Island, Norwegen, der Schweiz und dem Vereinigten Königreich (UK) im Jahr 2020 aus den zehn Herkunftsländern mit der höchsten Zahl an Tuberkulosefällen in jedem Wohnsitzland. Die Tuberkulose-Inzidenzraten (IRs) in den Wohnsitzländern wurden mit denen der Herkunftsländer verglichen.

Ergebnisse:
Es wurden Daten über 9.116 im Ausland geborene TB-Patienten in 30 Wohnsitzländern gesammelt. Hauptherkunftsländer waren Eritrea, Indien, Pakistan, Marokko, Rumänien und Somalia. Die Tuberkulose-IRs waren am höchsten bei Patienten eritreischer und somalischer Herkunft in Griechenland und Malta (beide > 1.000/100.000) und am niedrigsten bei ukrainischen Patienten in Polen (3,6/100.000). Sie waren vor allem in den Wohnsitzländern niedriger als in den Herkunftsländern. Allerdings waren die IRs unter Eritreern und Somaliern in Griechenland und Malta fünfmal höher als in Eritrea und Somalia. Ebenso waren die IR unter Eritreern in Deutschland, den Niederlanden und dem Vereinigten Königreich viermal so hoch wie in Eritrea.

Schlussfolgerungen:
Die Tuberkulose-Infektionsrate des Herkunftslandes ist ein unzureichender Indikator, wenn es darum geht, im Ausland geborene Bevölkerungsgruppen für die aktive Fallfindung oder die Tuberkulose-Prävention in den hier untersuchten Ländern anzusprechen. Eliminierungsstrategien sollten sich auf regelmäßig erhobene länderspezifische Daten stützen, um der sich rasch verändernden Epidemiologie und den damit verbundenen Risiken Rechnung zu tragen.

doi: 10.2807/1560-7917.ES.2023.28.42.2300051

Multiresistente Tuberkulose

Tuberkulose (TB) ist weltweit nach wie vor die häufigste Todesursache durch eine Infektionskrankheit. Multiresistente oder Rifampicin-resistente Tuberkulose (MDR/RR-TB; Resistenz gegen Rifampicin und Isoniazid oder nur gegen Rifampicin) ist in mehreren Teilen der Welt, insbesondere in Osteuropa, Russland, Asien und Afrika südlich der Sahara, eine wachsende Herausforderung für die öffentliche Gesundheit. Präextensiv arzneimittelresistente TB (pre-XDR-TB) bezieht sich auf MDR/RR-TB, die auch gegen ein Fluorchinolon resistent ist, und extensiv arzneimittelresistente TB-Isolate (XDR-TB) sind zusätzlich gegen andere wichtige Medikamente wie Bedaquilin und/oder Linezolid resistent. Zusammen werden diese Untergruppen als arzneimittelresistente TB (DR-TB) bezeichnet. Alle Formen der DR-TB können genauso übertragbar sein wie die Rifampicin-empfängliche TB, sind jedoch schwieriger zu diagnostizieren und gehen mit einer höheren Mortalität und Morbidität sowie einer höheren Rate an Lungenschäden nach der Tuberkulose einher. Die verschiedenen Formen der DR-TB verschlingen oft mehr als 50 % der nationalen Tuberkulosebudgets, obwohl sie nur 5-10 % der gesamten Tuberkulosefälle ausmachen. In den letzten zehn Jahren hat sich die DR-TB-Behandlungslandschaft mit der Einführung neuer Diagnostika und Therapeutika dramatisch verändert. Es gibt jedoch nur wenige Anleitungen für das Verständnis und den Umgang mit verschiedenen Aspekten dieser komplexen Erkrankung, einschließlich der Pathogenese, Übertragung, Diagnose, Behandlung und Prävention von MDR-TB und XDR-TB, insbesondere auf der Ebene der Hausärzte.

DOI: 10.1038/s41572-024-00504-2

 TB-Datenbank Medizinische Klinik Borstel

In den 10 Jahren von 2012 bis 2021 haben wir über 800 Tuberkulosepatientinnen und -patienten stationär behandelt, davon ca. 150 Erkrankte mit einer multiresistenten Tuberkulose (MDR-TB) und ca. 30 Erkrankte mit einer extensiv-resistenten Tuberkulose (XDR-TB). In unserer Klinik wurden routinemäßig Daten erhoben, die für die richtige Diagnose und erfolgreiche Behandlung einzelner Patienten notwendig sind. Alle Patientendaten wurden nach den gesetzlichen Vorschriften der Datenschutzverordnung dokumentiert. Daten aus dem Klinischen Labor, der Molekularbiologie oder der Mikrobiologie wurden in engen Zeitabständen erfasst, um Veränderungen in der Menge und in der Antibiotikaempfindlichkeit der Tuberkulosebakterien zu charakterisierenden und um den Verlauf der Tuberkuloseerkrankung und das Ansprechen der Therapie zu dokumentieren. Dadurch konnten wir auf Veränderungen ggf. rasch reagieren. Zudem wurden Informationen über die Therapie (Medikamente, Dosierung, ggf. Operationen), eventuelle Nebenwirkungen und den Heilungserfolg der Therapie erfasst. Damit versuchen wir u.a. Risikofaktoren für verzögertes Ansprechen der Behandlungen oder Therapieversagen zu identifizieren.

Diese im klinischen Alltag anfallenden Daten wurden in einer Datenbank zusammengeführt, sodaß die Datenerhebungen für klinische Studien stark vereinfacht und zusätzliche wissenschaftliche Auswertungen möglich wurden. So sind mit Hilfe der Datenbank Fallstudien über einzelne Borsteler Patienten entstanden, z.B. zu MDR-Silikotuberkulose bei einem Steinbruch-Arbeiter und zu einem Patienten mit extrem resistenter XDR-Tuberkulose. Bei einer Zwischenauswertung der Datenbank konnte gezeigt werden, daß bei aktiven und ehemaligen Rauchern deutlich länger Tuberkulosebakterien überlebten als bei Nichtrauchern.

Die Daten der Datenbank wurden in verschiedenen abgeschlossenen und noch laufenden Studien verwendet, z.B.

• Langzeit-Behandlungsergebnisse bei MDR-Tuberkulose
• MDR-Tuberkulose-Behandlung basierend auf DNA-Sequenzierung
• Port-Infektionen bei intravenöser ambulanter Therapie
• Vorhersage von Linezolid-Nebenwirkungen
• im Projekt DZIF Biomarkerforschung
• im Projekt DZIF Therapeutic Drug Monitoring
• im Exzellenzcluster Precision Medicine: Individualisierte Therapie von chronischen Lungeninfektionen
• in der TBnet-Studie Management of XDR-TB in Europe
• in einem weltweiten systematischen Review zu Behandlungsergebnissen bei Kindern und Jugendlichen mit MDR-Tuberkulose (BENEFIT Kids)