Diagnostikk av tuberkulose - når er det TUB?

Diagnostikk av tuberkulose - når er det TUB? Nye blodtester for påvisning av tuberkulosesmitte Anne Ma Dyrhol Riise, dr. med, konst. overlege. Infeksjonsseksjonen, Medisinsk avdeling, Haukeland Universitetssykehus

Global tuberkulose insidens rate 2004 Estimated new TB cases (all forms) per 100 000 population 0-24 25-49 50-99 100-299 300 or more No estimate The boundaries and names shown and the designations used on this map do not imply the expression of any opinion whatsoever on the part of the World Health Organization concerning the legal status of any country, territory, city or area or of its authorities, or concerning the delimitation of its frontiers or boundaries. Dotted lines on maps represent approximate border lines for which there may not yet be full agreement. WHO 2005. All rights reserved

Tuberkulose i India Total population of 1.1 billion 400 million TB infected 2 million TB/HIV co-infected 1.8 million new TB cases 5% TB cases HIV-infected 5.1 million HIV-infected

Tuberkulose i Norge 1977-2006 600 500 400 Født i Norge Født i utland Total Antall tilfeller 300 200 100 0 1977 1979 1981 1983 1985 1987 1989 1991 1993 1995 1997 1999 2001 2003 2005 Meldeår

TB smitte Ingen infeksjon (70-90%) TB infeksjon (10-30%) Latent TB (90%) - vil ikke utvikle TB - ikke infeksiøst Aktiv TB, (10%) blir syk - 5% innen 2 år - 5% etter flere år 50% dør etter 2 år Ubehandlet Behandlet Kurert

Diagnostikk av aktiv tuberkulose Mikroskopi: Fluorescence mikroskopi Ziehl Nilen - lysmikroskopi Dyrkning Agar. basert fast medium (Middlebrook) Lowenstein Jensen (LJ) fast medium Bactec (flytende medium) Microscopic observation drug-suscept assay (MODS) PCR teknikker Gen-Probe MTD Amplicor (Roche) Røntgen diagnostikk (Interferon γ-tester)

PCR tester (Gen-Probe and Roche assay) for sputum-positive versus sputum-negative pasienter Overall % Smear-positive, % Smear-negative, % Sensitivity 77-80 95-96 48-53 Specificity 96-99 100 96-99 PPV 57-85 100 24-58 NPV 99 86-90 99 PPV: positive predictive value; NPV: negative predictive value. (Ref. FDA, USA)

Screening av latent og aktiv tuberkulose Grupper med lovpålagt plikt til tuberkuloseundersøkelse Jf. forskriftens 3-1 nr 1 har personer fra land med høy forekomst av tuberkulose, og som skal oppholde seg mer enn tre måneder i Norge plikt til å gjennomgå tuberkuloseundersøkelse kort tid etter ankomst Jfr forskriftens 3-1 nr 2 har personer som kommer fra eller har oppholdt seg i minst tre måneder i land med høy forekomst av TB, og som skal tiltre eller gjeninntre i stillinger i helse- og sosialtjenesten, i lærerstillinger eller i andre stillinger knyttet til barneomsorg, plikt til å gjennomgå tuberkuloseundersøkelse før tiltredelse. Jfr forskriftens 3-1 nr.3 har personer som det er medisinsk mistanke om er eller har vært i risiko for å bli smittet med tuberkulose plikt til tuberkuloseundersøkelse. Personer inkludert i smitteoppsporinger faller inn under denne bestemmelsen.

Immunresponser ved tuberkulose

Mangel på gullstandard for diagnostikk av latent tuberkulose Tuberculin Skin Tests (TST) Adrenalin-Pirquet Mantoux Test Mantoux 10 mm Kjent eksposisjon: 70% risiko for å være infisert Ukjent eksposisjon: 10% risiko for å være infisert Rust P, Thomas J. A method for estimating the prevalence of tuberculous infection. Am J Epidemiol 1975;311-22

Mantoux: indikasjon for henvisning til spesialist Risiko grupper: Personer med annen gen. sykdom og svekket immunforsvar, pga medikamenter (steroider, cytostatika, TNFα blokker etc.), HIV-infeksjon, sarkoidose, nylig risiko for smitte, nærkontakter til personer med aktiv TB, i. v narkotikamisbrukere, eldre personer. Ref: Forebygging og kontroll av tuberkulose 2002. Nasjonalt folkehelseinstitutt I samarbeid med Nasjonalt tuberkuloseutvalg

Faktorer ved vurdering for oppstart av profylaktisk tuberkulose behandling Nærkontakter til pasient med smitteførende tuberkulose Personer fra områder med høy forekomst av tuberkulose Kjent eksponering for smitte i nærmiljøet og graden av nærhet til indekskasus. Fibrotiske forandringer på lungerøntgen forenlig med tidligere tub infeksjon/ sykdom. Predisponerende faktorer for utvikling av tuberkuløs sykdom Tuberkulin rxn størrelse. (Ca.15% av TB pas har negativ tuberkulinprøve) Mulighetene for å få gjennomført behandlingen Alder (>35 år øker risikoen for bivirkninger) Positiv Interferon-gamma blodtest? Ref: Forebygging og kontroll av tuberkulose. FHI /Nasjonalt tuberkuloseutvalg

Begrensninger med Mantoux Test (TST) Plassering/avlesning av testen Pasient tilbake etter 48-72 T Varians/bias ved avlesning Kryss rxn med BCG Kryss rxn med NTM Krever trenet personell > 30% av pas. kommer ikke tilbake (Malotte-99) Upresis test (Hueber -93) > 10% av BCG vaksinerte falsk pos. Ca. 10% har NTM reaktivitet av dem 30% TST pos ( Huebner -93) PPD batch variasjon Boosting av responser ved repit. tester TST er insensitiv ved aktiv TB Anergi ved HIV infeksjon Reproduserbarhet Potens og reaktivitet variabel ( Villarino -00) Falsk pos. TST (spes. hos BCG vaksinerte) 20-40% aktiv TB er TST neg. (Fietta -95) Ca. 50% TB/HIV+ er TST negative Ulike avlesere gir ulikt svar (Kendig -98)

IGRA: Interferon gamma release assays T SPOT-TB (ELISPOT) QuantiFERON TB GOLD (ELISA) (www.oxfordimmunotec.com) (www.cellestis.com)

Immunologisk basis for IFNγ TB tester TB antigen ESAT-6, CFP-10, (TB7.7) (RD1 kodede antigen). Finnes i: M. tuberculosis, M. bovis, M. africanum 4 atypiske mykobakt: M. kansasii, M. szulgai, M. flavescens, M. marinum Finnes ikke i BCG Ved stimulering med disse antigenene, vil T celler (CD4+) som er sensitivert for TB (dvs. latent infeksjon, tidligere smittet) produsere IFN γ

IGRA: Interferon gamma release assays T SPOT-TB (ELISPOT) Måler antall IFN-γ produserende celler QuantiFERON TB GOLD (ELISA) Måler nivået av IFN-γ frigjort i plasma

QFT vs. T-SPOT.TB: Arbeidsmengde og økonomi TEST Arbeidsmengde Pris for kit Arbeidstimer pr. test pr. test T-SPOT.TB 4 timer samme dag 300 NOK 0,7 timer ELISPOT 4 timer analyse påfølgende pr. test pr. test 8 timer: 12 tester Oxford Immunotech QF-TB Gold 0 timer samme dag 150 NOK 0,1 timer ELISA 4 timer analyse pr. test pr. test 4 timer: 56 tester Cellestis Ref. FHI

Smitteoppsporing Dansk skole: Lavendemisk område 125 personer nærkontakt til index kasus 85 BCG uvaksinert (gj. snitt 17 år) 40 BCG vaksinert i barndom (gj. snitt 45 år) Godt korrelat (94%) mellom Mantoux og QFN-TB-GOLD for uvaksinerte QFN-TB GOLD: 6 positive blant BCG vaksinerte Lav-eksponerte uvaksinerte: 4 pos Mantoux vs. 2 pos QFN TB infiserte Ref: Brock I. Am J Respir Crit Care Med Vol 170. pp65, 2004.

QuantiFERON TB Gold versus T-SPOT TB Ref: Ferrara. Lancet Vol 367, 2006 383 pasienter 42% aktiv TB, 38% immunsupr, 30% nylig eksp, 12% fra høyend. land God overensstemmelse mellom de 2 testene: mer spesifikke enn Mantoux Flere inkonklusive resultater med QFT (11%) enn T-SPOT TB (3%) barn < 5 år Immunsupprimerte Nærkontakter mer pos med T-SPOT TB (34%) enn QFT (22%)

Comparison of two commercial interferon-gamma assays for diagnosing Mycobacterium tuberculosis infection. Lee JY, Eur Respir J. 2006 2004-2005: prospektiv studie ved et sykehus i Sør Korea. Mantoux vs. QuantiFERON-TB Gold vs. T-SPOT.TB 218 testet; 87 med aktiv TB. 131 med lav risiko for sykdom. Mantoux 10 mm cut-off: Sensitivitet: T SPOT 96.6% vs QFT 70.1% vs TST 66.7% Spesifisitet: QFT-G 91.6 % vs T SPOT 84.7% vs TST 78.6% Konklusjon: Valg av type IGRA er avhengig av klinisk setting

Dansk studie av QuantiFERON TB Gold hos HIV-1 positive Brock et al Respir Res. 2006 Apr 1;7:56 QFT+ blant HIV+: 4.6% TB eksponerte: 16% Fra høyendemiske land: 13% Ikke-konklusivt svar: 24 % ved CD4 tall < 100 2-8 % for høyere CD4 tall.

Studier av IGRA-tester hos barn Sør-afrikansk studie (barn med tuberkulose): Sensitiviteten for T-SPOT.TB > Mantoux-test 83 % hos hiv-negative vs 73% hos hiv-positive barn Underernæring og alder < 3 år påvirket ikke T-SPOT.TB Liebeschuetz S et al. Lancet 2004; 364: 2196-2203. Italiensk studie (klinisk materiale inkludert barn): alder < 5 år assosiert med ikke-konklusive resultat for QFT (32 % < 5 år og 10 % > 5 år), men ikke for T-SPOT.TB. Ferrara G et al. Lancet 2006; 367:1328 1334. Engelsk studie (skolebarn) Ved tuberkuloseutbrudd på en skole funnet bedre korrelat til graden av eksponering for T-SPOT.TB - enn for Mantoux-test Ewer K, Lancet. 2003 Apr 5;361(9364):1168-73.

Barn og IGRA-tester Barn får hyppigere ekstra-pulmonal tuberkulose (25-35%) og raskere progresjon fra latent TB til tuberkuløs sykdom (50% av spedbarn og 5% av eldre barn utvikler sykdom i løpet av 2 år). Relativt få norske barn utredes for aktiv tuberkulose, men mange barn er positive ved screening med Mantoux test. Nytten av IGRA-tester vil være størst ved å avkrefte latent tuberkulose hos barn i en lav prevalent populasjon. Økt risiko for falsk negativ/ikke-konklusive IGRI-test for de minste. Oversiktsartikkel konkluderer med at IGRA-tester hos barn virker svært lovende mht forbedret diagnostikk av tuberkulose, men at testene foreløpig er for dårlig dokumentert til å kunne anbefales rutinemessig brukt hos barn Starke JR. Pediatric Infect Dis J 2006; 25: 941-2 Royal Collage of Physicians i Storbritannia anbefaler bruk av IGRA-tester bl.a hos asymptomatiske Mantoux-positive barn 4 uker - 2 år som har hatt kontakt med sputum-positive pasienter.

Studier av sensitivitet og spesifisitet ved IGRA-tester A) aktiv tuberkulose (B) Spesifisitet hos friske (lav risiko) uten aktiv tuberkulose Sensitivitet: 75-97% Spesifisitet 90-100% Ref: Pai M. Expert Rev. Mol. Diagn. 2006; 6 (3), p 413-422.

Sammenligning mellom Mantoux test og IGRA-tester Test- karakteristikk Sensitivitet* Spesifisitet* Kryssreaktivitet med BCG Kryssreaktivitet med NTM Ass. pos test og risiko for aktiv TB Korrelat til eksponering Reproduserbarhet Boosting Risiko for variable resultat Birvirkninger Materielle kostnader Antall pasient besøk Laboratorie fasiliteter Tid før svar Behov for trenet personell Mantoux test 75-90%* 70-95%* Ja Ja Moderat-Sterk (Ja) Variabel Ja Ja Sjelden Lav 2 Nei 3 dager Ja IGRA-tester 75-95%* 90-100%* (Nei) (Nei) Usikkert Ja* (Høy) Nei Usikkert Sjelden Moderat/høy 1 Ja 1-2 dager* Ja Ref: Pai M. Expert Rev. Mol. Diagn. 2006; 6 (3), p 413-422.

Skille tidligere behandlet TB fra aktuell infeksjon Tidligere behandlet TB forblir ofte Mantoux pos. Forklaringer: 1. Pågående subklinisk latent infeksjon? 2. Nok kryss reaktive antigen fra NTM i miljøet til å opprettholde allerede sensitiverte T-celler 3. Metode problem? Reduksjon i T-celle respons (IFN γ ) ass. med behandlingseffekt? 50 aktiv TB (64% pos TST, 4% neg QFT) Behandling: baseline; 86% pos, 6 mnd: 48%, 12 mnd; 33% 100 NTM (60% TST, 7% pos QFT) CID; Kobashi. Dec 2006 15;43 (12):1540 Indikerer positiv IGRA-test fortsatt pågående tuberkulose?

National Institute for Health and Clinical Excellence (NICE): Engelske retningslinjer for IGRA tester (Mars 2006) ved smitteoppsporinger

National Institute for Health and Clinical Excellence (NICE): Engelske retningslinjer for IGRA tester (Mars 2006) Personer fra høyendemiske land

Amerikanske retningslinjer Recommendations from the National Tuberculosis Controllers Association and CDC. MMWR 2005;54(No. RR-15):1--47. CDC recommends that QuantiFERON TB Gold may be used in all circumstances in which the TST is currently used..including contact investigations, evaluation of recent immigrants, and sequential-testing surveillance programs for infection control. specific cautions for interpreting negative QuantiFERON TB Gold results in persons from selected populations.

Hvem bør vurderes u.s med IGRA-tester? Smitteoppsporinger Screening av personer fra eller etter opphold i høyendemiske land Aktiv TB (extrapulmonal) som supplement til annen diagnostikk Immunsupprimerte? Før oppstart av anti-tnf-α behandling Dialyse pasienter Organ transplantasjon Cancer Autoimmune sykdommer HIV-1 positive personer HIV/TB 10% risk årlig for å utvikle aktiv TB. CD4 tall > 100, 80-90% cellulær reaktivitet Ref. Fisk T, AIDS 2003 17 (7) pp 1102

Usikkerhets momenter for IGRA-tester Direkte beregning av sensitivitet og spesifisitet for de ulike IGRA-testene er vanskelig uten sammenligning med god diagnostisk gullstandard for LTB. Skille tidligere vs. nylig aktiv infeksjon? Betydningen av NTM infeksjon? Tid før IGRA-testen blir positiv etter eksponering? Effekten av behandling på IGRA-responser? Test variasjon for IGRA-testen over tid? Kan IGRA-tester predikere utvikling av aktiv tuberkulose hos latent infiserte individer? Behov for prospektive studier hvor testene tolkes uavhengig av hverandre. Behov for studier av barn, blant immunsvekkede, ved ekstrapulmonal tuberkulose, ved tuberkulosebehandling og hos barn og gravide.

Konklusjon T-SPOT TB vs. QFT Spesifisitet: ca 98% (QFT = T SPOT TB). Sensitivitet: 70-97% (T-SPOT TB > QFT) Inkonklusivt: 0-25% (T-SPOT TB < QFT) Logistikk: QFT bedre Arbeidsmengde: QFT bedre Økonomi: QFT bedre Lab. plattform: QFT bedre (ELISA) QFT: Effektiv og økonomisk screening av store volumer hvor immunsuppresjon ikke representerer et problem. T-SPOT TB: Screening av mindre volumer hvor immunsuppresjon kan forekomme

Norske studier av IGRA-tester 1. Study of immunity in BCG vaccinated persons, healthy persons infected with tubercle bacilli and patients with active tuberculous disease for improvement of diagnosis (HUS/UiB) 2. Screening av asylsøkere ved ankomst til Norge (FHI) 3. Comparison of T-cell-based assay (T-SPOT TB) with tuberculin skin test diagnosis of Mycobacterium tuberculosis infection after unprotected exposure of personnel at three Norwegian hospitals. (FHI/HUS/AHUS) 4. Interferon-gamma based serological tests in screening for tuberculosis in Norwegian school children (FHI m.fl.)

Konklusjon Nye immunologiske blodtester (Interferon-γ Release Assays, IGRA) gir forbedret diagnostikk av latent tuberkulose i land med lav forekomst av tuberkulose. De to IGRA-testene som er kommersielt tilgjengelige (QuantiFERON TB Gold og T-SPOT.TB ) er basert på de samme tuberkuloseantigenene, men er ulike med hensyn på praktisk utførelse og deteksjon av IFN-γ respons. IGRA-testene er mer spesifikke (98-99%) enn Mantoux-test siden de skiller mellom smitte med M. tuberculosis og smitte forårsaket av atypiske mykobakterier eller respons på BCG-vaksine. Sensitiviteten for IGRA-testene er 70-97%, men varierer med hvilken test som benyttes og hvilken populasjon som testes. IGRA-testene har bedre sensitivitet enn Mantoux-test hos personer med svekkelse av immunforsvaret. Verken IGRA-testene eller Mantoux-test differensierer mellom latent infeksjon og aktiv sykdom.

Forslag til norske anbefalinger Forelagt TB komiteen / FHI mars 2007 IGRA-test anbefales generelt sekundært til positiv Mantoux-test for screening av personer med plikt til tuberkuloseundersøkelse (dvs første test med høy sensitivitet etterfulgt av test med høy spesifisitet). Foreløpige studier indikerer at to-trinns utredning gir best kost-nytte effekt. QuantiFERON TB Gold -testen er billigere og enklere å analysere enn T- SPOT.TB og anbefales derfor som førstevalg. T-SPOT.TB gir noe høyere sensitivitet og færre ikke-konklusive resultater hos personer med betydelig immunsvekkelse og hos små barn med umodent immunsystem og anbefales derfor tatt sekundært til ikke-konklusiv QuantiFERON TB Gold test for disse gruppene. En omlegging av tuberkulosekontrollen til også å omfatte IGRA-tester vil måtte skje gradvis etter hvert som testene tilbys i rutine laboratoriene.