RU2792782C1 - Method for determining the sensitivity of mycobacterium tuberculosis cultures to pyrazinamide - Google Patents

Method for determining the sensitivity of mycobacterium tuberculosis cultures to pyrazinamide Download PDF

Info

Publication number
RU2792782C1
RU2792782C1 RU2022120451A RU2022120451A RU2792782C1 RU 2792782 C1 RU2792782 C1 RU 2792782C1 RU 2022120451 A RU2022120451 A RU 2022120451A RU 2022120451 A RU2022120451 A RU 2022120451A RU 2792782 C1 RU2792782 C1 RU 2792782C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
pyrazinamide
sensitivity
culture
mbt
mycobacterium tuberculosis
Prior art date
Application number
RU2022120451A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Татьяна Геннадьевна Смирнова
Софья Николаевна Андреевская
Елена Евгеньевна Ларионова
Лариса Николаевна Черноусова
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Центральный научно-исследовательский институт туберкулеза"
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Центральный научно-исследовательский институт туберкулеза" filed Critical Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Центральный научно-исследовательский институт туберкулеза"
Application granted granted Critical
Publication of RU2792782C1 publication Critical patent/RU2792782C1/en

Links

Abstract

FIELD: medical microbiology.
SUBSTANCE: invention can be used for diagnosing tuberculosis pathogen sensitivity to pyrazinamide. A method for determining the sensitivity of cultures of Mycobacterium tuberculosis to pyrazinamide is proposed, which consists in carrying out a color reaction of the oxidation of ferrous iron to ferric iron in the presence of pyrazic acid synthesized from pyrazinamide under the action of the mycobacterial enzyme pyrazinamidase. The color reaction is carried out directly in the liquid nutrient medium for cultivation, while ensuring the incubation time of the culture for 1 day. The concentration of the culture is carried out by precipitation, and the registration of the result of the color reaction over the entire reaction volume is carried out for 15 minutes.
EFFECT: increasing the sensitivity and reliability of the detection of the result while expanding the arsenal of technical means that can be used to determine the sensitivity of cultures of Mycobacterium tuberculosis to pyrazinamide.
2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к медицинской микробиологии и может быть использовано для диагностики чувствительности к пиразинамиду возбудителя туберкулеза.SUBSTANCE: invention relates to medical microbiology and can be used for diagnosing tuberculosis pathogen sensitivity to pyrazinamide.

Предложенный способ позволяет определять активность микобактериального фермента пиразинамидазы, обуславливающего чувствительность микобактерий туберкулеза (МБТ) к пиразинамиду, путем проведения цветной реакции непосредственно в жидкой питательной среде культивирования микобактерий в присутствии пиразинамида и соли Мора.The proposed method makes it possible to determine the activity of the mycobacterial enzyme pyrazinamidase, which causes the sensitivity of Mycobacterium tuberculosis (MBT) to pyrazinamide, by carrying out a color reaction directly in a liquid nutrient medium for cultivating mycobacteria in the presence of pyrazinamide and Mohr's salt.

Пиразинамид - противотуберкулезный препарат (ПТП) первого ряда. Его применение позволяет сократить сроки лечения туберкулеза с 9-12 до 6 месяцев, так как это единственный ПТП, который активен в отношении недедящихся МБТ в кислой среде очага поражения [1, 2]. ВОЗ рекомендует включать пиразинамид и в схемы лечения туберкулеза с лекарственной устойчивостью (в том числе с МЛУ), при условии сохранения чувствительности к этому препарату [3].Pyrazinamide is a first-line anti-tuberculosis drug (TAP). Its use makes it possible to reduce the treatment time for tuberculosis from 9-12 to 6 months, since it is the only anti-TB drug that is active against non-degradable MBT in the acidic environment of the lesion [1, 2]. WHO recommends including pyrazinamide in treatment regimens for drug-resistant tuberculosis (including MDR), provided that sensitivity to this drug is maintained [3].

Пиразинамид, синтетический пиразиновый аналог никотинамида, является пролекарством. В активную форму - пиразиновую кислоту (РОА), пиразинамид превращается под действием микобактериального фермента - пиразинамидазы. В нейтральной среде цитоплазмы клетки РОА не обладает антимикробной активностью и удаляется из клетки активной транспортной системой мембраны. В кислой среде очага воспаления РОА протонируется (НРОА). Затем протонированная форма может повторно проникнуть в клетку МБТ и, освобождая протоны, закисляет внутриклеточную среду, приводя к гибели МБТ [2].Pyrazinamide, a synthetic pyrazine analog of nicotinamide, is a prodrug. In the active form - pyrazic acid (ROA), pyrazinamide is converted under the action of mycobacterial enzyme - pyrazinamidase. In the neutral environment of the cytoplasm of the cell, ROA does not have antimicrobial activity and is removed from the cell by the active transport system of the membrane. In the acidic environment of the focus of inflammation, ROA is protonated (HROA). Then the protonated form can re-penetrate into the MBT cell and, releasing protons, acidifies the intracellular environment, leading to MBT death [2].

Золотым стандартом определения чувствительности микроорганизмов к антибактериальным препаратам являются культуральные методы.Culture methods are the gold standard for determining the sensitivity of microorganisms to antibacterial drugs.

Классический культуральный метод определения лекарственной чувствительности микобактерий туберкулеза основан на учете роста культуры на среде с противотуберкулезным препаратом по сравнению с ростом контрольной культуры на среде без препарата.The classical culture method for determining drug susceptibility of Mycobacterium tuberculosis is based on taking into account the growth of a culture on a medium with an anti-tuberculosis drug compared to the growth of a control culture on a medium without a drug.

Традиционно для культивирования МБТ и определения их лекарственной чувствительности используют плотные яичные среды Левенштейна-Йенсена и Финн-II, которые имеют значение кислотности, близкое к нейтральному [4].Traditionally, for the cultivation of MBT and the determination of their drug sensitivity, dense egg media of Levenshtein-Jensen and Finn-II are used, which have an acidity value close to neutral [4].

Пиразинамид оказывает антимикобактериальное действие только в кислой среде, поэтому в условиях нейтральной рН эффект препарата даже при чувствительности к нему возбудителя проявляться не будет.Pyrazinamide has an antimycobacterial effect only in an acidic environment, therefore, under conditions of neutral pH, the effect of the drug will not manifest itself even if the pathogen is sensitive to it.

Известен способ испытания чувствительности Mycobacterium tuberculosis к лекарственным средствам [RU 2573917, С2, C12Q 1/18, 10.05.2014], включающий следующие этапы:A known method for testing the sensitivity of Mycobacterium tuberculosis to drugs [RU 2573917, C2, C12Q 1/18, 10.05.2014], including the following steps:

a) получение обогащенных проб, содержащих Mycobacterium tuberculosis;a) obtaining enriched samples containing Mycobacterium tuberculosis;

b) добавление жидкой питательной среды к обогащенным пробам для получения проб жидкой культуры и, при необходимости, выполнение обогащающего культивирования в течение до 7 дней;b) adding liquid culture medium to enriched samples to obtain liquid culture samples and, if necessary, performing enrichment culturing for up to 7 days;

c) нагрев и расплавление твердой среды для получения расплавленной твердой среды и снижение температуры расплавленной твердой среды до соответствующей температуры культивирования проб жидкой культуры или до комнатной температуры, при этом твердая среда имеет температуру плавления 50-95°С и температуру затвердевания 25-45°С для твердой среды, содержащей агар или агарозу и питательные вещества;c) heating and melting the solid medium to obtain a molten solid medium and lowering the temperature of the molten solid medium to the appropriate temperature for culturing samples of liquid culture or to room temperature, while the solid medium has a melting temperature of 50-95°C and a solidification temperature of 25-45°C for solid media containing agar or agarose and nutrients;

d) смешивание проб жидкой культуры с расплавленной твердой средой для получения жидких проб для испытания чувствительности к лекарственным средствам;d) mixing liquid culture samples with a molten solid medium to obtain liquid samples for drug susceptibility testing;

e) отверждение жидких проб для испытания чувствительности к лекарственным средствам для получения твердых проб для испытания чувствительности к лекарственным средствам с помощью бумажных полосок, чувствительных к лекарственным средствам;e) solidifying liquid drug susceptibility samples to obtain solid drug susceptibility samples using drug sensitive paper strips;

f) культивирование твердых проб для испытания чувствительности к лекарственным средствам в течение 5-15 дней, последующее добавление к твердой пробе индикатора;f) culturing solid samples for drug susceptibility testing for 5-15 days, then adding an indicator to the solid sample;

g) наблюдение зоны ингибирования лекарственного средства по уровню индикации индикатора и определение чувствительности Mycobacterium tuberculosis к лекарственным средствам.g) observation of the zone of inhibition of the drug by the level of indication of the indicator and determination of the sensitivity of Mycobacterium tuberculosis to drugs.

Это техническое решение отличается относительно большой сложностью. В частности, согласно этому способу, после серий культивирования микобактерий на жидкой питательной среде для получения достаточной бактериальной массы осуществляют дополнительное культивирование микобактерий туберкулеза на агаре с внесенными препаратами до 15 дней, что значительно увеличивает время получения результата.This technical solution is relatively complex. In particular, according to this method, after a series of cultivation of mycobacteria on a liquid nutrient medium, to obtain a sufficient bacterial mass, additional cultivation of mycobacterium tuberculosis is carried out on agar with added preparations for up to 15 days, which significantly increases the time for obtaining the result.

Кроме того, в этом техническом решении нет указаний, какие именно противотуберкулезные препараты можно испытывать этим способом. Однако, учитывая механизм действия пиразинамида, становится очевидным, что предложенное техническое решение не подходит для тестирование лекарственной чувствительности к пиразинамиду, т.к. агаровая среда, предлагаемая как питательная основа для роста микобактерий, не закислена, и, следовательно, подавление роста культуры в присутствии пиразинамида не произойдет.In addition, this technical solution does not indicate which anti-tuberculosis drugs can be tested in this way. However, given the mechanism of action of pyrazinamide, it becomes obvious that the proposed technical solution is not suitable for testing drug sensitivity to pyrazinamide, because. the agar medium offered as a nutrient base for the growth of mycobacteria is not acidified, and therefore, inhibition of culture growth in the presence of pyrazinamide will not occur.

Известна также питательная среда с пиразинамидом для определения лекарственной устойчивости возбудителей туберкулеза и их идентификации [RU 2099417, C1 C12Q 1/18, 20.12.1997], содержащая калий фосфорнокислый однозамещенный, магний сернокислый, бриллиантовый зеленый, глицерин, гомогенизированную яичную массу и воду, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит натрий лимоннокислый, железо (III) сернокислое аммиачное, железо (II) сернокислое аммиачное, аминоуксусную кислоту, а-аминоянтарную кислоту, янтарную кислоту, аммоний янтарнокислый, натрий фосфорнокислый однозамещенный, гидролизин, пенициллин, пиразинамид при следующем количественном соотношении компонентов:Also known is a nutrient medium with pyrazinamide for determining the drug resistance of tuberculosis pathogens and their identification [RU 2099417, C1 C12Q 1/18, 20.12.1997], containing monosubstituted potassium phosphate, magnesium sulfate, brilliant green, glycerin, homogenized egg mass and water, different the fact that it additionally contains sodium citrate, iron (III) ammonium sulphate, iron (II) ammonium sulphate, aminoacetic acid, a-aminosuccinic acid, succinic acid, ammonium succinic acid, monosubstituted sodium phosphate, hydrolysin, penicillin, pyrazinamide in the following quantitative ratio components:

Калий фосфорнокислый однозамещенный, г 4,0-9,0;Potassium phosphate monosubstituted, g 4.0-9.0;

Магний сернокислый, г 0,2-0,6;Magnesium sulfate, g 0.2-0.6;

Натрий лимоннокислый, г 0,3-0,9;Sodium citrate, g 0.3-0.9;

Железо (III) сернокислое аммиачное, г 0,01-0,04;Iron (III) ammonium sulphate, g 0.01-0.04;

Железо (II) сернокислое аммиачное, г 0,01-0,04;Iron (II) ammonium sulphate, g 0.01-0.04;

Аминоуксусная кислота г 0,5-1,3;Aminoacetic acid g 0.5-1.3;

α-аминоянтарная кислота, г 0,3-0,9;α-aminosuccinic acid, g 0.3-0.9;

Янтарная кислота, г 0,8-1,6;Succinic acid, g 0.8-1.6;

Аммоний янтарнокислый, г 1,2-2,4;Ammonium succinic, g 1.2-2.4;

Натрий фосфорнокислый однозамещенный, г 1,3-2,4;Sodium phosphate monosubstituted, g 1.3-2.4;

Бриллиантовый зеленый, г 0,01-0,04;Brilliant green, g 0.01-0.04;

Глицерин, мл 7,0-17,0;Glycerin, ml 7.0-17.0;

Гидролизин, мл 15,0-50,0;Hydrolysin, ml 15.0-50.0;

Гомогенизированная яичная масса, мл 200-500;Homogenized egg mass, ml 200-500;

Пиразинамид, мкг/мл 50-200;Pyrazinamide, mcg/ml 50-200;

Пенициллин, ед/мкл 100000-300000;Penicillin, units/µl 100000-300000;

Вода, л. до 1,0.Water l. up to 1.0.

Однако этот способ имеет относительно ограниченную область применения, т.к. согласно Приказа МЗ РФ №109, определение чувствительности к пиразинамиду на плотных питательных средах не разрешено [4]However, this method has a relatively limited scope, because. according to the Order of the Ministry of Health of the Russian Federation No. 109, the determination of sensitivity to pyrazinamide on dense nutrient media is not allowed [4]

Известен также способ, рекомендуемым ВОЗ для определения фенотипической чувствительности к пиразинамиду, известный как метод пропорций на жидкой среде Middlebrook 7Н9 в системе автоматизированной детекции роста микобактерий ВАСТЕС MGIT 960 (BD, США) [5].There is also a method recommended by WHO for determining the phenotypic sensitivity to pyrazinamide, known as the method of proportions on the Middlebrook 7H9 liquid medium in the automated detection system for the growth of mycobacteria VASTEC MGIT 960 (BD, USA) [5].

Недостатком этого способа является его сложность и высокие материальные затраты, т.к. для его реализации необходимо дорогостоящее оборудование и расходные материалы, в частности, для постановки теста лекарственной чувствительности к пиразинамиду требуется закупка специально предназначенного для этого набора пробирок MGIT и реагентов [6].The disadvantage of this method is its complexity and high material costs, because. its implementation requires expensive equipment and consumables; in particular, a drug sensitivity test for pyrazinamide requires the purchase of a specially designed set of MGIT tubes and reagents [6].

Известен способ выявления устойчивых к пиразинамиду изолятов Mycobacterium tuberculosis [RU 2552214, С2, C12N 15/00, 10.10.2014] путем определения наличия мутаций в гене рпсА, ассоциированных с формированием устойчивости к пиразинамиду, посредством проведения ПЦР в режиме «реального времени» с использованием HRM-анализа, согласно которому, проводят амплификацию на смеси равного количества тестируемой ДНК и ДНК дикого типа с использованием праймеров:A known method for detecting pyrazinamide-resistant isolates of Mycobacterium tuberculosis [RU 2552214, C2, C12N 15/00, 10.10.2014] by determining the presence of mutations in the rpsA gene associated with the formation of resistance to pyrazinamide, by performing real-time PCR using HRM analysis, according to which amplification is carried out on a mixture of an equal amount of test DNA and wild-type DNA using primers:

Figure 00000001
Figure 00000001

формируют гетеродуплексы за счет одновременной коамплификации ДНК дикого типа и тестируемой ДНК, при этом, на первом этапе ПЦР проводят уравнивание концентрации с помощью количественной ПЦР с использованием той же пары праймеров (Pncl8U/Pncl5R) с построением калибровочной кривой и использованием регрессионного уравнения.heteroduplexes are formed due to the simultaneous co-amplification of wild-type DNA and the tested DNA, at the same time, at the first stage of PCR, the concentration is equalized using quantitative PCR using the same pair of primers (Pncl8U/Pncl5R) with the construction of a calibration curve and using a regression equation.

Недостатком способа является его относительно высокая сложность, т.к. предполагает необходимость проведения трудоемких процедур, требующих высокой квалификации специалистов, наличия дорогостоящего оборудования (например, амплификатора с оптическим модулем и возможностью построения кривых плавления), что ограничивает его широкое применение.The disadvantage of this method is its relatively high complexity, because implies the need for labor-intensive procedures that require highly qualified specialists, the availability of expensive equipment (for example, an amplifier with an optical module and the ability to plot melting curves), which limits its wide application.

Кроме того, в настоящее время нет однозначного подтверждения, что любая мутация на уровне pncA приводит к нарушению работы фермента и, следовательно, к устойчивости МБТ к пиразинамиду.In addition, at present there is no unequivocal confirmation that any mutation at the pncA level leads to disruption of the enzyme and, consequently, to MBT resistance to pyrazinamide.

Наиболее близким к заявляемому является способ определения чувствительности к пиразинамиду [Wayne LG. Simple pyrazinamidase and urease tests for routine identification of mycobacteria. Am Rev Respir Dis. 1974 Jan;109(l):147-51], который основан на том, что перевод препарата в активную форму происходит под действием пиразинамидазы, и, следовательно, активность этого фермента будет ключевой для чувствительности МБТ к пиразинамиду.Closest to the claimed is a method for determining sensitivity to pyrazinamide [Wayne LG. Simple pyrazinamidase and urease tests for routine identification of mycobacteria. Am Rev Respire Dis. 1974 Jan; 109 (l): 147-51], which is based on the fact that the transfer of the drug to the active form occurs under the action of pyrazinamidase, and, therefore, the activity of this enzyme will be key for the sensitivity of MBT to pyrazinamide.

В основе способа положен тот факт, что пиразиновая кислота - активный метаболит пиразинамида, образующийся у чувствительных к пиразинамиду штаммов МБТ под воздействием пиразинамидазы, является окислителем и, в частности, способна окислять ион Fe2+ до Fe3+ и, следовательно, использование соли Мора (сульфат аммония-железа(), FeSO4⋅(NH4)2SO4⋅6H2O) позволяет провести цветную реакцию, при которой в присутствии пиразиновой кислоты происходит окрашивание раствора соли Мора в коричнево-розовый цвет, что свидетельствует об активности фермента пиразинамидазы. Если пиразинамидаза неактивна (у устойчивых к пиразинамиду штаммов), пиразинамид не преобразуется в пиразиновую кислоту, и, следовательно, добавление к культуре соли Мора не приведет к окрашиванию.The method is based on the fact that pyrazic acid, an active metabolite of pyrazinamide, formed in MBT strains sensitive to pyrazinamide under the influence of pyrazinamidase, is an oxidizing agent and, in particular, is capable of oxidizing the Fe2+ ion to Fe3+ and, therefore, the use of Mohr's salt (ammonium sulfate - iron(), FeSO 4 ⋅ (NH 4 ) 2 SO 4 ⋅ 6H 2 O) allows a color reaction in which, in the presence of pyrazic acid, the solution of Mohr's salt is stained brown-pink, which indicates the activity of the pyrazinamidase enzyme. If pyrazinamidase is inactive (in pyrazinamide-resistant strains), pyrazinamide will not be converted to pyrazic acid, and hence addition of Mohr's salt to the culture will not result in staining.

Кратко, наиболее близкое техническое решение заключается в следующем.Briefly, the closest technical solution is as follows.

Для получения достаточного количества бактериальной массы проводят предварительное культивирование штамма МБТ на плотных или жидких питательных средах. Готовят специальную агаровую среду, содержащую пиразинамид в концентрации 100 мкг/мл или 200 мкг/мл. Далее культуру МБТ засевают в стеклянные пробирки на агаровую среду с пиразинамидом и инкубируют при 37°С в течение 7 дней. Затем на поверхность среды добавляют 1 мл 1% соли Мора. Результат считывают визуально сразу или, если окрашивание не произошло, через 4 дня инкубации при 37°С. Красная полоса на поверхности агаровой среды свидетельствует о положительной активности пиразинамидазы.To obtain a sufficient amount of bacterial mass, the MBT strain is pre-cultivated on solid or liquid nutrient media. Prepare a special agar medium containing pyrazinamide at a concentration of 100 µg/ml or 200 µg/ml. Next, the MBT culture is seeded in glass tubes on agar medium with pyrazinamide and incubated at 37°C for 7 days. Then 1 ml of 1% Mohr's salt is added to the surface of the medium. The result is read visually immediately or, if staining has not occurred, after 4 days of incubation at 37°C. A red band on the surface of the agar medium indicates positive pyrazinamidase activity.

В более поздней модификации метода Wayne LG для повышения чувствительности реакции в среду добавляется пиразинамид в концентрации 400 мкг/мл [8].In a later modification of the Wayne LG method, pyrazinamide is added to the medium at a concentration of 400 µg/mL to increase the sensitivity of the reaction [8].

Эта модификация способа определения активности пиразинамидазы, как маркера чувствительности к пиразинамиду, используется в коммерческом Наборе для пиразинамидазного теста для микобактерий (Pyrazinamidase Test Kit for Mycobacteria), HiMedia, Индия (РУ ФСЗ 2012/12473 от 02.11.2012).This modification of the method for determining the activity of pyrazinamidase, as a marker of sensitivity to pyrazinamide, is used in the commercial Pyrazinamidase Test Kit for Mycobacteria (Pyrazinamidase Test Kit for Mycobacteria), HiMedia, India (RU FSS 2012/12473 of 02.11.2012).

Недостатком наиболее близкого технического решения является его относительно высокая сложность и относительно низкая чувствительность и достоверность, связанная с визуализацией и интерпретацией результата, так как колориметрическая реакция оценивается по узкой полосе на поверхности агаровой среды, из-за чего возникает низкая интенсивность окрашивания. Это снижает эффективность известного способа и сужает арсенал технических средств, которые могут быть использованы для определения чувствительности культур Mycobacterium tuberculosis к пиразинамиду.The disadvantage of the closest technical solution is its relatively high complexity and relatively low sensitivity and reliability associated with the visualization and interpretation of the result, since the colorimetric reaction is estimated by a narrow band on the surface of the agar medium, which results in low staining intensity. This reduces the efficiency of the known method and narrows the arsenal of technical means that can be used to determine the sensitivity of cultures of Mycobacterium tuberculosis to pyrazinamide.

Задачей изобретения является создание высокоэффективного и простого в осуществлении способа определения чувствительности к пиразинамиду микобактерий туберкулеза, обладающего высокой чувствительностью и достоверностью, а также расширение арсенала технических средств, которые могут быть использованы для определения чувствительности культур Mycobacterium tuberculosis к пиразинамиду.The objective of the invention is to create a highly efficient and easy-to-use method for determining the sensitivity to pyrazinamide of Mycobacterium tuberculosis, with high sensitivity and reliability, as well as expanding the arsenal of technical tools that can be used to determine the sensitivity of cultures of Mycobacterium tuberculosis to pyrazinamide.

Требуемый технический результат заключается в повышении чувствительности и достоверности детекции результата при сокращении материальных и трудозатрат с одновременным расширением арсенала технических средств, которые могут быть использованы для определения чувствительности культур Mycobacterium tuberculosis к пиразинамиду.The required technical result is to increase the sensitivity and reliability of the detection of the result while reducing material and labor costs while expanding the arsenal of technical means that can be used to determine the sensitivity of Mycobacterium tuberculosis cultures to pyrazinamide.

Поставленная задача решается, а требуемый технический результат достигается тем, что для определения чувствительности культур Mycobacterium tuberculosis к пиразинамиду проводят цветную реакцию окисления двухвалентного железа до трехвалентного в присутствии пиразиновой кислоты, синтезированной из пиразинамида под действием микобактериального фермента пиразинамидазы, согласно изобретению, цветную реакцию проводят непосредственно в жидкой питательной среде культивирования при обеспечении времени инкубации культуры в течение 1 суток, причем, концентрацию культуры проводят путем осаждения, а регистрацию результата цветной реакции по всему реакционному объему осуществляют в течение 15 минут.The problem is solved, and the required technical result is achieved by the fact that to determine the sensitivity of cultures of Mycobacterium tuberculosis to pyrazinamide, a color reaction is carried out for the oxidation of ferrous iron to ferric iron in the presence of pyrazic acid synthesized from pyrazinamide under the action of the mycobacterial enzyme pyrazinamidase, according to the invention, the color reaction is carried out directly in in a liquid nutrient medium for cultivation while providing a culture incubation time of 1 day, moreover, the concentration of the culture is carried out by precipitation, and the registration of the result of the color reaction over the entire reaction volume is carried out for 15 minutes.

Предложенный способ реализуется следующим образом.The proposed method is implemented as follows.

Отработка и оптимизация условий предлагаемого способа были проведены на 20-ти штаммах МБТ с известной фенотипической чувствительностью к пиразинамиду, определенной в системе ВАСТЕС MGIT 960 (10 чувствительных к пиразинамиду, 10 устойчивых к пиразинамиду).Development and optimization of the conditions of the proposed method were carried out on 20 MBT strains with known phenotypic sensitivity to pyrazinamide, determined in the BASTEC MGIT 960 system (10 pyrazinamide sensitive, 10 pyrazinamide resistant).

Способ может быть осуществлен в двух вариантах, в зависимости от оснащенности бактериологических лабораторий.The method can be implemented in two versions, depending on the equipment of bacteriological laboratories.

Вариант 1 (для лабораторий, использующих для культуральной диагностики туберкулеза систему ВАСТЕС MGIT 960).Option 1 (for laboratories using the VASTEC MGIT 960 system for culture diagnosis of tuberculosis).

В исследование берется контрольная пробирка MGIT, оставшаяся после постановки теста лекарственной чувствительности в системе ВАСТЕС MGIT 960 к ПТП 1-го ряда, не содержащая препаратов, с числом ростовых единиц МБТ не менее 400 GU (около 107 КОЕ/м).A MGIT control tube is taken into the study, which remains after the drug sensitivity test in the VASTEC MGIT 960 system to 1st-line anti-drugs, which does not contain drugs, with the number of MBT growth units of at least 400 GU (about 10 7 CFU/m).

Пробирку с культурой дополнительно инкубируют 1 неделю в термостате при 37°С для наращивания бактериальной массы. После инкубации культуру концентрируют путем осаждения. Для этого из пробирки аккуратно, стараясь не взмучивать микобактериальные клетки со дна, отбирают стерильной одноразовой пастеровской пипеткой 7,5 мл среды, не содержащей микобактерий. К оставшейся в объеме 800 мкл культуре МБТ добавляют 100 мкл разведенной чистой субстанции пиразинамида до конечной концентрации 800 мкг/мл. Далее пробирки с МБТ и пиразинамидом инкубируют 1 сутки при температуре 37°С в термостате. Через сутки инкубации в пробирку добавляют 200 мкл раствора соли Мора концентрацией 0,04 г/мл. Результат оценивают не раньше, чем через 1 минуту и не позже, чем через 15 минут инкубации при комнатной температуре.The culture tube is additionally incubated for 1 week in a thermostat at 37°C to increase the bacterial mass. After incubation, the culture is concentrated by settling. To do this, carefully, trying not to agitate the mycobacterial cells from the bottom, carefully take 7.5 ml of the medium that does not contain mycobacteria with a sterile disposable Pasteur pipette from the tube. 100 µl of the diluted pure pyrazinamide substance is added to the MBT culture remaining in the volume of 800 µl to a final concentration of 800 µg/ml. Next, tubes with MBT and pyrazinamide incubated for 1 day at a temperature of 37°C in a thermostat. After a day of incubation, 200 μl of Mohr's salt solution with a concentration of 0.04 g/ml is added to the test tube. The result is evaluated not earlier than after 1 minute and not later than after 15 minutes of incubation at room temperature.

Появление розовато-коричневой окраски среды свидетельствует о чувствительности изолята МБТ к пиразинамиду, отсутствие окраски - об устойчивости к пиразинамиду.The appearance of a pinkish-brown color of the medium indicates the sensitivity of the MBT isolate to pyrazinamide, the absence of color indicates resistance to pyrazinamide.

Вариант 2 (для лабораторий, проводящих культуральную диагностику туберкулеза на плотных питательных средах).Option 2 (for laboratories conducting culture diagnostics of tuberculosis on dense nutrient media).

В стеклянную или прозрачную пластиковую пробирку наливают 800 мкл жидкой питательной среды Middlebrook 7Н9, в которую добавляют 2-3 полные петли диаметром 3 мм свежей культуры МБТ, выросшей на плотной яичной питательной среде (например, Левенштейна-Йенсена или Финн-II), и инкубируют в термостате при 37°С 7 дней для адаптации МБТ к новым условиям культивирования. Затем к культуре МБТ добавляют 100 мкл разведенной чистой субстанции пиразинамида до конечной концентрации 800 мкг/мл.800 µl of Middlebrook 7H9 liquid nutrient medium is poured into a glass or transparent plastic test tube, into which 2-3 complete loops of 3 mm diameter of a fresh MBT culture grown on a solid egg nutrient medium (for example, Lowenstein-Jensen or Finn-II) are added and incubated in a thermostat at 37°C for 7 days to adapt the MBT to new cultivation conditions. Then, 100 µl of diluted pure pyrazinamide substance is added to the MBT culture to a final concentration of 800 µg/ml.

Далее пробирки с МБТ и пиразинамидом инкубируют 1 сутки при температуре 37°С в термостате. Через сутки инкубации в пробирку добавляют 200 мкл раствора соли Мора концентрацией 0,04 г/мл. Результат оценивают не раньше, чем через 1 минуту и не позже, чем через 15 минут инкубации при комнатной температуре.Next, tubes with MBT and pyrazinamide incubated for 1 day at a temperature of 37°C in a thermostat. After a day of incubation, 200 μl of Mohr's salt solution with a concentration of 0.04 g/ml is added to the test tube. The result is evaluated not earlier than after 1 minute and not later than after 15 minutes of incubation at room temperature.

Появление розовато-коричневой окраски среды свидетельствует о чувствительности изолята МБТ к пиразинамиду, отсутствие окраски - об устойчивости к пиразинамиду.The appearance of a pinkish-brown color of the medium indicates the sensitivity of the MBT isolate to pyrazinamide, the absence of color indicates resistance to pyrazinamide.

Примеры реализации способа.Examples of the implementation of the method.

Пример 1Example 1

Определение чувствительности к пиразинамиду культур МБТ, выросших в пробирках MGIT в системе ВАСТЕС MGIT 960.Determination of sensitivity to pyrazinamide of MBT cultures grown in MGIT tubes in the VASTEC MGIT 960 system.

Представленным способом (вариант 1) было исследовано 230 культур МБТ, выросших в системе ВАСТЕС MGIT 960. Для этих же культур определяли фенотипическую чувствительность к пиразинамиду в системе ВАСТЕС MGIT 960 с набором PZA-kit (BD, США) (референтый метод).The presented method (variant 1) was used to study 230 MBT cultures grown in the BASTEC MGIT 960 system. For the same cultures, the phenotypic sensitivity to pyrazinamide was determined in the BASTEC MGIT 960 system with the PZA-kit (BD, USA) (reference method).

Добавление соли Мора к концентрированной культуре МБТ, инкубированной в течение 1 недели с пиразинамидом, привело к окрашиванию среды в 117-ти из 124-х пробирок с чувствительными к пиразинамиду изолятами МБТ. Окрашивание среды в пробирках с устойчивыми к пиразинамиду изолятами МБТ наблюдалось в 1 случае из 106-ти. Следовательно, в 222-х из 230-ти случаев (96,52%) результат определения чувствительности к пиразинамиду у изолятов МБТ представленным способом совпал с референтным.The addition of Mohr's salt to a concentrated MBT culture incubated for 1 week with pyrazinamide resulted in staining of the medium in 117 out of 124 test tubes with pyrazinamide-sensitive MBT isolates. Staining of the medium in test tubes with pyrazinamide-resistant MBT isolates was observed in 1 case out of 106. Therefore, in 222 out of 230 cases (96.52%), the result of determining the sensitivity to pyrazinamide in MBT isolates by the presented method coincided with the reference one.

Пример 2Example 2

Определение чувствительности к пиразинамиду культур МБТ, выросших на плотной питательной среде.Determination of sensitivity to pyrazinamide of MBT cultures grown on solid nutrient medium.

Представленным способом (вариант 2) было исследовано 50 культур МБТ, выросших на плотной питательной среде Левенштейна-Иенсена. Для этих же культур определяли фенотипическую чувствительность к пиразинамиду в системе ВАСТЕС MGIT 960 с набором PZA-kit (референтый метод). Добавление соли Мора к культуре МБТ, рекультивированной на жидкой питательной среде Middlebrook 7Н9 и инкубированной в течение 1 недели с пиразинамидом, привело к окрашиванию среды в 22-х из 25-ти пробирок с чувствительными к пиразинамиду изолятами МБТ. Окрашивания среды в пробирках с устойчивыми к пиразинамиду изолятами МБТ не наблюдалось. Следовательно, в 47-ти из 50-ти случаев (94%) результат определения чувствительности к пиразинамиду у изолятов МБТ представленным способом совпал с референтным.The presented method (option 2) was used to study 50 MBT cultures grown on a dense nutrient medium of Levenshtein-Jensen. For the same cultures, phenotypic sensitivity to pyrazinamide was determined using the BASTEC MGIT 960 system with the PZA-kit (reference method). The addition of Mohr's salt to an MBT culture re-cultivated on Middlebrook 7H9 liquid medium and incubated for 1 week with pyrazinamide resulted in staining of the medium in 22 out of 25 tubes with pyrazinamide-sensitive MBT isolates. Staining of the medium in test tubes with pyrazinamide-resistant MBT isolates was not observed. Therefore, in 47 out of 50 cases (94%), the result of determining the sensitivity to pyrazinamide in MBT isolates by the presented method coincided with the reference.

Преимуществами предлагаемого способа по сравнению с существующими прототипами является:The advantages of the proposed method in comparison with existing prototypes are:

- минимизация контаминации проб и лабораторной ошибки за счет того, что реакция проводится непосредственно в среде культивирования микобактерий;- minimization of sample contamination and laboratory error due to the fact that the reaction is carried out directly in the mycobacteria cultivation medium;

- повышение чувствительности анализа за счет концентрирования культуры микобактерий, что приводит к повышению содержания фермента и, как следствие, пиразиновой кислоты в реакционном объеме, что увеличивает интенсивность окрашивания;- increasing the sensitivity of the analysis by concentrating the culture of mycobacteria, which leads to an increase in the content of the enzyme and, as a result, pyrazic acid in the reaction volume, which increases the intensity of staining;

- повышение объективности оценки результата за счет детекции окраски во всем реакционном объеме.- increasing the objectivity of the evaluation of the result due to the detection of color in the entire reaction volume.

Таким образом, благодаря усовершенствованию известного способа, достигается требуемый технический результат, который заключается в повышении чувствительности и достоверности детекции результата при сокращении материальных и трудозатрат с одновременным расширением арсенала технических средств, которые могут быть использованы для определения чувствительности культур Mycobacterium tuberculosis к пиразинамиду.Thus, thanks to the improvement of the known method, the required technical result is achieved, which consists in increasing the sensitivity and reliability of the detection of the result while reducing material and labor costs while expanding the arsenal of technical means that can be used to determine the sensitivity of Mycobacterium tuberculosis cultures to pyrazinamide.

Источники информацииInformation sources

1. Steele MA, Des Prez RM. The role of pyrazinamide in tuberculosis chemotherapy. Chest 1988; 94:845-50.1. Steele MA, Des Prez RM. The role of pyrazinamide in tuberculosis chemotherapy. Chest 1988; 94:845-50.

2. Zhang Y., Mitchison D. The curious characteristics of pyrazinamide: a review. Int. J. Tuberc. Lung Dis. 2003; 7:6-21.2. Zhang Y., Mitchison D. The curious characteristics of pyrazinamide: a review. Int. J. Tuberc. lung dis. 2003; 7:6-21.

3. World Health Organization. 2019. WHO consolidated guidelines on drug-resistant tuberculosis treatment. Geneva: World Health Organization; 2019. WHO/CDS/TB/2019.73. World Health Organization. 2019. WHO consolidated guidelines on drug-resistant tuberculosis treatment. Geneva: World Health Organization; 2019. WHO/CDS/TB/2019.7

4. Приказ Министерства Здравоохранения Российской Федерации №109 от 21 марта 2003 года (с изменениями на 5 июня 2017 года) "О совершенствовании противотуберкулезных мероприятий в Российской Федерации"4. Order of the Ministry of Health of the Russian Federation No. 109 dated March 21, 2003 (as amended on June 5, 2017) "On the improvement of anti-tuberculosis measures in the Russian Federation"

5. World Health Organization. 2009. Guidelines for surveillance of drug resistance in tuberculosis, 4th ed. WHO/HTM/TB/2009.422. World Health Organization, Geneva, Switzerland.5. World Health Organization. 2009. Guidelines for surveillance of drug resistance in tuberculosis, 4th ed. WHO/HTM/TB/2009.422. World Health Organization, Geneva, Switzerland.

6. Siddiqi S.H., Rusch-Gerdes S. MGIT Procedure Manual for ВАСТЕС MGIT 960TB System. - Руководство по работе с системой ВАСТЕС MGIT 960. 2006. 89 с. 6. Siddiqi S.H., Rusch-Gerdes S. MGIT Procedure Manual for VASTEC MGIT 960TB System. - Guide to working with the VASTES MGIT 960 system. 2006. 89 p.

7. Wayne LG. Simple pyrazinamidase and urease tests for routine identification of mycobacteria. Am Rev Respir Dis. 1974 Jan; 109(1): 147-51.7 Wayne L.G. Simple pyrazinamidase and urease tests for routine identification of mycobacteria. Am Rev Respire Dis. 1974 Jan; 109(1): 147-51.

8. Singh P, Wesley C, Jadaun GP, Malonia SK, Das R, Upadhyay P, Faujdar J, Sharma P, Gupta P, Mishra AK, Singh K, Chauhan DS, Sharma VD, Gupta UD, Venkatesan K, Katoch VM. Comparative evaluation of Lowenstein-Jensen proportion method, BacT/ALERT 3D system, and enzymatic pyrazinamidase assay for pyrazinamide susceptibility testing of Mycobacterium tuberculosis. J Clin Microbiol. 2007;45(l):76-80.8. Singh P, Wesley C, Jadaun GP, Malonia SK, Das R, Upadhyay P, Faujdar J, Sharma P, Gupta P, Mishra AK, Singh K, Chauhan DS, Sharma VD, Gupta UD, Venkatesan K, Katoch VM. Comparative evaluation of Lowenstein-Jensen proportion method, BacT/ALERT 3D system, and enzymatic pyrazinamidase assay for pyrazinamide susceptibility testing of Mycobacterium tuberculosis. J Clin Microbiol. 2007;45(l):76-80.

9. Aono A, Chikamatsu K, Yamada H, Igarashi Y, Murase Y, Takaki A, Mitarai S. A simplified pyrazinamidase test for pyrazinamide drug susceptibility in Mycobacterium tuberculosis. J Microbiol Methods. 2018;154:52-54.9. Aono A, Chikamatsu K, Yamada H, Igarashi Y, Murase Y, Takaki A, Mitarai S. A simplified pyrazinamidase test for pyrazinamide drug susceptibility in Mycobacterium tuberculosis. J Microbiol Methods. 2018;154:52-54.

Claims (2)

1. Способ определения чувствительности культур Mycobacterium tuberculosis к пиразинамиду, предусматривающий проведение цветной реакции окисления двухвалентного железа до трехвалентного в присутствии пиразиновой кислоты, синтезированной из пиразинамида под действием микобактериального фермента пиразинамидазы, добавление соли Мора, отличающийся тем, что к 800 мкл культуры МБT в жидкой питательной среде добавляют 100 мкл разведенной чистой субстанции пиразинамида до конечной концентрации 800 мкл/мл, пробирки с МБТ и пиразинамидом инкубируют 1 сутки, цветную реакцию проводят непосредственно в жидкой питательной среде культивирования, через сутки инкубации добавляя в пробирку 200 мкл раствора соли Мора концентрацией 0,04 г/мл, результат оценивают не ранее чем через 1 минуту и не позже чем через 15 минут.1. A method for determining the sensitivity of cultures of Mycobacterium tuberculosis to pyrazinamide, which involves carrying out a color reaction of oxidation of ferrous iron to ferric iron in the presence of pyrazinamide synthesized from pyrazinamide under the action of the mycobacterial enzyme pyrazinamidase, adding Mohr's salt, characterized in that to 800 μl of MBT culture in liquid nutrient 100 µl of diluted pure pyrazinamide substance is added to the medium to a final concentration of 800 µl/ml, test tubes with MBT and pyrazinamide are incubated for 1 day, the color reaction is carried out directly in the liquid cultivation medium, after a day of incubation, 200 µl of Mohr's salt solution with a concentration of 0.04 are added to the test tube g / ml, the result is evaluated no earlier than 1 minute and no later than 15 minutes. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что перед внесением 100 мкл разведенной чистой субстанции пиразинамида проводят концентрацию культуры путем осаждения.2. The method according to p. 1, characterized in that before making 100 μl of the diluted pure substance of pyrazinamide, the culture is concentrated by precipitation.
RU2022120451A 2022-07-26 Method for determining the sensitivity of mycobacterium tuberculosis cultures to pyrazinamide RU2792782C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2792782C1 true RU2792782C1 (en) 2023-03-24

Family

ID=

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2552214C2 (en) * 2013-04-03 2015-06-10 Федеральное Государственное Бюджетное Учреждение науки Институт химический биологии и фундаментальной медицины Сибирского отделения РАН (ИХБФМ СО РАН) METHOD OF DETECTION OF Mycobacterium tuberculosis ISOLATES RESISTANT TO PYRAZINAMIDE

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2552214C2 (en) * 2013-04-03 2015-06-10 Федеральное Государственное Бюджетное Учреждение науки Институт химический биологии и фундаментальной медицины Сибирского отделения РАН (ИХБФМ СО РАН) METHOD OF DETECTION OF Mycobacterium tuberculosis ISOLATES RESISTANT TO PYRAZINAMIDE

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
AONO A, et al. A simplified pyrazinamidase test for pyrazinamide drug susceptibility in Mycobacterium tuberculosis., J Microbiol Methods. 2018;154:52-54. *
WAYNE LG. Simple pyrazinamidase and urease tests for routine identification of mycobacteria. Am Rev Respir Dis. 1974 Jan;109(l):147-51. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Van Deun et al. Diagnosis of drug-resistant tuberculosis: reliability and rapidity of detection [State of the art series. Drug-resistant tuberculosis. Edited by CY. Chiang. Number 3 in the series]
CN102449137B (en) Mycobacteria culture medium and method including mycobacteria of mycobacterium tuberculosis complex
Palomino et al. Rapid culture-based methods for drug-resistance detection in Mycobacterium tuberculosis
McNerney et al. Rapid screening of Mycobacterium tuberculosis for susceptibility to rifampicin and streptomycin
Kanchana et al. Evaluation of the BACTEC™ MGIT™ 960 system for the recovery of mycobacteria
Dunling et al. Evaluation of media for simultaneous enumeration of total coliform and Escherichia coli in drinking water supplies by membrane filtration techniques
CN106434843A (en) Culture medium for selectively separating and culturing group B streptococci and preparation method thereof
RU2792782C1 (en) Method for determining the sensitivity of mycobacterium tuberculosis cultures to pyrazinamide
JP2017108721A (en) Long-term storable culture medium for culturing obligate anaerobes or microaerophilic bacteria in aerobic environment, and detection method of obligate anaerobes or microaerophilic bacteria using the same culture medium
Kadam et al. Can cord formation in BACTEC MGIT 960 medium be used as a presumptive method for identification of M. tuberculosis complex
Aono et al. A simplified pyrazinamidase test for pyrazinamide drug susceptibility in Mycobacterium tuberculosis
Shibabaw et al. Accuracy of the color plate micro-colony detection for the diagnosis of Mycobacterium tuberculosis complex in Northwest Ethiopia
Cui et al. Evaluation of a novel biphasic culture medium for recovery of mycobacteria: a multi-center study
KUMARI et al. Comparison of LJ Medium and BACTEC MGIT 960 Culture System for the Diagnosis of Tuberculosis.
Singh et al. Comparative evaluation of FASTPlaque assay with PCR and other conventional in vitro diagnostic methods for the early detection of pulmonary tuberculosis
Mentula et al. External quality assessment by European mycobacterial laboratories: results of AFB microscopy and identification rounds
BØVRE et al. Oxidase positive rods from cases of suspected gonorrhoea
Adikaram et al. The manual mycobacteria growth indicator tube and the nitrate reductase assay for the rapid detection of rifampicin resistance of M. tuberculosis in low resource settings
Füzi et al. Rapid method for the differentiation of parasitic and saprophytic leptospirae
Hannan et al. Rapid confirmation of tuberculous meningitis in children by liquid culture media
US11485992B2 (en) Screening and culture method
Walusimbi et al. Evaluation of the Xpert® MTB/Rif test, microscopic observation drug susceptibility test and nitrate reductase assay, for rapid and accurate diagnosis of smear-negative tuberculosis in HIV patients
US20180363020A1 (en) Pathogen detection method
Sharma et al. Rapid Characterization of Mycobacterium tuberculosis Complex isolated from Clinical Samples by SD TB Ag MPT 64 kits
WO2019132836A2 (en) A novel medium for growth and antibiotic susceptibility test of mycobacteria