Test valutativo NEO IMMATRICOLATI - ottobre 2021 data test ...
Nuovo test in del e della - Sistema bibliotecario ticinese · Nuovo test di screening ... PCR...
Transcript of Nuovo test in del e della - Sistema bibliotecario ticinese · Nuovo test di screening ... PCR...
Scuola SuperioreMedico Tecnica
Formazione Tecnico in Analisi Biomediche
Anno:2012‐2013
Nuovo test di screening
rapido per la messa in
evidenza dei micobatteri del
complesso tubercolare e della
resistenza alla rifampicina
nell’espettorato tramite
GeneXpert
Autore: Cuccu Luciana Maria
Sede: Ospedale Regionale di Mendrisio
Referenti: Dr.ssa Franca Baggi ‐ Dr.Franco Keller
AbstractIntroduzione: La tubercolosi si sta ripresentando interessando anche la Svizzera. Per i casi registrati in Ticino si tratta per lo più di immigranti soggiornanti nel Centro Asilanti di Chiasso la cui gestione è presa a carico dall’Ospedale Beata Vergine Mendrisio. Lo scopo di questo lavoro di diploma è rispondere all’esigenza di una diagnostica più veloce che migliori la gestione dei casi e aiuti il contenimento delle spese sanitarie, introducendo un nuovo test di screening rapido per la messa in evidenza dei micobatteri del complesso tubercolare, agenti eziologici della malattia.
Materiale e metodi: Sono stati analizzati 18 campioni tra: sedimenti di espettorato, lavaggi e aspirati, forniti dal Servizio di Microbiologia Eolab(SMIC), con GenExpert Dx System utilizzando il kit MTB‐Rif Xpert®. Il principio utilizzato dall’analisi è una PCR real‐time che permette la detezione dei micobatteri del complesso tubercolare e la resistenza alla rifampicina. I risultati ottenuti sono stati paragonati con i precedenti della microscopia diretta, della coltura e dove disponibile della PCR real‐time Roche utilizzati presso lo SMIC
Risultati Dal paragone dei risultati emerge che il nuovo test di screening rapido MTB‐Rif Xpert®è in grado dettetare la presenza del micobatteri del complesso tubercolare in tutti i casi con microscopia e coltura positiva costituendo un analisi con elevata sensibilità diagnostica. Rispetto alla PCR Roche è invece leggermente meno sensibile per via della soglia di detezione più alta. Non si presentano casi di falsi positivi.
Conclusioni Il test MTB‐Rif Xpert® proposto come screening rapido presenta un’ottima sensibilità diagnostica presentandosi adatto allo scopo diagnostico per cui era previsto,fornendo un primo risultato in meno di due ore. La validazione è riuscita e l’obiettivo è stato raggiunto.
Introduction:
Tuberculosis disease is coming back, also in Switzerland. In Ticino the majority of registered cases are found among immigrants that stay in the center for asylum seekers in Chiasso. These tuberculosis cases are principally treated by the Regional Hospital of Mendrisio. The purpose of this Diploma Work is improve the management of these disease cases and help to contain the healthcare costs, by introducing a new rapid screening test that can detect the m. tuberculosis complex and also the Rifampicina resistance.
Materials and methods 18 different samples of: sputum sediment, washing and aspirations , supplied by the microbiology service of Eolab,were analyzed with GenExpert Dx System using the kit MTB‐Rif Xpert. Employing PCR real‐time, this test detected the presence of m. tuberculosis complex and also mutations that cause a Rifampicina resistance. Rifampicina is an antibiotic used in the treatment of tuberculosis disease. The results obtained with this new test were finally compared with the previous results from direct microscopy, culture and Roche PCR made use of by the microbiology service of Eolab.
Results By comparing the results it can be seen that this new rapid screen test detected the presence of m. tuberculosis complex every time that is positive in microscopy and culture, showing an high diagnostic sensitivity. It is slightly less sensitive in comparison to PCR Roche because of the higher detection threshold. No false negative case were found.
Conclusion The MTB‐Rif Xpert®test can well be used as a screening test because it has an high diagnostic sensitivity, demonstrating its suitability for the use for which it was planned. With this test it’s now possible to have a first result in less than 2 hours and so the aim of the study was reached.
SommarioAbstract ................................................................................................................................................... 0
1 Introduzione: ................................................................................................................................... 2
1.1 I micobatteri: agente eziologico della tubercolosi .................................................................. 2
1.2 Classificazione dei micobatteri ................................................................................................ 3
1.3 La Tubercolosi ......................................................................................................................... 3
1.3.1 Scoperta .......................................................................................................................... 3
1.3.2 Vie di trasmissione .......................................................................................................... 3
1.3.3 Fasi cliniche della malattia .............................................................................................. 4
1.3.4 Complicazioni della tubercolosi ...................................................................................... 4
1.4 Epidemiologia della tubercolosi .............................................................................................. 6
1.4.1 Incidenza ......................................................................................................................... 6
1.4.2 Mortalità .......................................................................................................................... 6
1.4.3 Trattamento .................................................................................................................... 7
1.4.4 Resistenze antibiotiche della tubercolosi ........................................................................ 7
1.4.5 La tubercolosi nel territorio svizzero ............................................................................... 7
1.4.6 Rischio di contrarre la tubercolosi .................................................................................. 8
1.5 Diagnostica .............................................................................................................................. 9
1.5.1 Biosicurezza ..................................................................................................................... 9
1.5.2 Test diagnostici classici .................................................................................................. 10
1.5.3 Altri test ......................................................................................................................... 13
1.5.4 Test molecolari .............................................................................................................. 13
2 Motivazione della scelta del lavoro di diploma ............................................................................. 15
3 Obiettivo ........................................................................................................................................ 15
4 Test MTB‐RIF Genexpert ............................................................................................................... 16
4.1 Cappa a flusso laminare ........................................................................................................ 16
4.2 GeneXpert ............................................................................................................................. 17
4.3 Descrizione dell’analisi .......................................................................................................... 17
4.4 PCR real‐time ......................................................................................................................... 18
4.5 Regione di resistenza per la rifampicina ............................................................................... 19
5 Materiali e metodi ......................................................................................................................... 20
5.1.1 Campioni clinici ............................................................................................................. 20
5.1.2 Materiali non forniti nel kit ........................................................................................... 20
5.1.3 materiale del kit ............................................................................................................ 21
5.2 Controlli di qualità ................................................................................................................. 21
Lavoro di diploma 2013 Cuccu Luciana Maria SSMT‐TAB3
1
5.3 Principio della procedura ...................................................................................................... 21
5.4 Procedimento ........................................................................................................................ 21
5.5 Lettura del risultato ............................................................................................................... 23
5.6 Limitazioni del metodo .......................................................................................................... 25
5.7 Sensibilità rispetto al Gold Standard ..................................................................................... 25
5.8 Sensibilità analitica ................................................................................................................ 25
6 Validazione .................................................................................................................................... 25
7 Risultati .......................................................................................................................................... 26
7.1 Discussione ............................................................................................................................ 26
7.2 Conclusioni ............................................................................................................................ 28
8 Bibliografia .................................................................................................................................... 29
Lavoro di diploma 2013 Cuccu Luciana Maria SSMT‐TAB3
2
1 Introduzione:
1.1 Imicobatteri:agenteeziologicodellatubercolosi
Il Mycobacterium è un microrganismo della famiglia delle Mycobateriacee. Esistono oltre 20 specie
di micobatteri patogeni per l’uomo; alcune sono considerate sempre patogene altre sono patogene
opportunisticamente, spesso in pazienti immunocompromessi, ed infine specie saprofitiche che
sono per lo più micobatteri ambientali, raramente patogene per l’uomo. Questi microrganismi
hanno una forma bacillare, sono lunghi da 2 a 4 µm e larghi da 0,2 a 0,4 µm. Si possono rilevare
delle variazioni morfologiche dovute a influssi esterni come la coltura, dove i micobatteri hanno la
tendenza ad accorciarsi ed assumere una forma piuttosto cocco‐bacillare, mentre quelli estratti da
pazienti con prolungato trattamento spesso si ritrovano frammentati come a formare delle
catenelle di granuli. Hanno un metabolismo aerobio e microaerofilo, necessitano solo di piccole
quantità di ossigeno per la sopravvivenza. Essendo batteri immobili non sono in grado di muoversi;
sono anche sprovvisti di capsula e non sono in grado di produrre spore. Le caratteristiche principali
che li distinguono sono:
Lentezza replicativa:
il loro ciclo replicativo ha la durata di circa 20 ore, tempo in cui un comune battere come l’E.coli
raggiunge 4000 copie circa. Questa sua caratteristica spiega quindi la tempistica molto lunga per la
sua coltura. Bisogna comunque accennare l’esistenza di alcuni micobatteri a crescita più rapida, che
non hanno particolari esigenze nutritive e sono in grado di crescere anche su terreni aspecifici.
Composizione ad alto contenuto lipidico:
essi sono ricchi di fosfolipidi, acidi micolici e cere, quasi tutti legati a proteine e polisaccaridi. Lo
strato di peptidoiglicano cui sono legati polisaccaridi a lunga catena può causare la formazione di
granulomi. I fosfolipidi contribuiscono alla formazione di necrosi caseose ed il fattore cordale
presente in alcuni micobatteri costituisce un fattore di virulenza che è in grado d’inibire la
migrazione dei neutrofili.
L’alcool‐acido resistenza:
questa caratteristica è dovuta all’elevata quantità di lipidi della membrana batterica. I micobatteri
non si colorano bene con la colorazione di Gram, mentre trattengono molto bene coloranti acquosi
in soluzione di fenolo. Il fenolo ha la funzione di facilitare l’entrata dei coloranti nella parete
cellulare. Tali coloranti a base fenolica non vengono eliminati dal trattamento decolarante con
miscela alcol‐acido. (1)
Lavoro di diploma 2013 Cuccu Luciana Maria SSMT‐TAB3
3
1.2 Classificazionedeimicobatteri
All’interno della grande famiglia dei micobatteri si applica una principale distinzione che ha lo scopo
di dividere i micobatteri in grado di causare una tubercolosi e quelli che non sono in grado di
causare tale malattia. Si hanno quindi secondo la classificazione del Bergey’s Manual due principali
categorie:
‐ Micobatteri del complesso tubercolare (M.tubercolosis complex)
M. tuberculosis, M. bovis, M. bovis B.C.G.(ceppo vaccinale) ,M.caprae, M. africanum e M.pinnipedi.
‐ MOTT (Mycobacteria Other Than Tuberculosis)
Anche chiamati atipici ovvero micobatteri diversi da quelli del complesso tubercolare. Fra i MOTT
sono di particolare interesse clinico: il M. leprae che causa la lebbra; i M. avium complex
responsabili d’infezioni polmonari e linfoadeniti, il M. kansasii responsabile anch’esso d’infezioni
con localizzazioni polmonari ed altre sedi, ed infine il M. marinum che crea ulcerazione e lesioni
superficiali cutanee. Per i MOTT vi è un’altra classificazione: la Runyon che fa capo a caratteristiche
cromogene e di velocità di crescita. (1)
1.3 LaTubercolosi
1.3.1 Scoperta
Fu il biologo tedesco Robert Koch a scoprire la tubercolosi, da egli deriva anche la seconda nomina
attribuita al M. tubercolosis: “bacillo di Koch”. Ne annunciò la scoperta il 24 marzo del 1882. Lo
identificò, dopo diversi tentativi di colorazioni su un espettorato di un paziente affetto da
tubercolosi e mediante osservazione al microscopio ne scopri la forma bacillare. Egli fu anche in
grado di isolarlo e coltivarlo per estrarne successivamente la proteina della tubercolina. Fu così lui a
scoprire che l’agente eziologico della tubercolosi era il micobatterio.
1.3.2 Vieditrasmissione
La trasmissione della tubercolosi avviene principalmente per via aerogena. Per infettarsi un
individuo deve inalare particelle di aerosol contenti i bacilli tubercolari. La diffusione di tali
particelle avviene attraverso colpi di tosse, starnuti emessi da una persona infetta ed infettiva,
quindi portatrice di una tubercolosi “aperta” e perciò in grado di trasmetterla. La prova di una
tubercolosi aperta è costituita dalla presenza di micobatteri nell’espettorato. Ovviamente se i
micobatteri presenti nell’espettorato sono morti, come può capitare in pazienti già trattati e guariti,
il pericolo d’infettarsi venendo in contatto con essi è nullo. Le particelle tubercolari quindi,
fluttuano sospese nell’aria in goccioline di 1‐5 µm e possono essere inalate da altri individui sani.
Queste goccioline una volta inalate raggiungeranno gli alveoli del nuovo ospite.
Lavoro di diploma 2013 Cuccu Luciana Maria SSMT‐TAB3
4
La probabilità di essere infettati dipende principalmente dalla concentrazione di micobatteri
nell’aria dal tempo d’esposizione e dalla situazione immunitaria della persona che viene in contatto
con queste particelle. (2)
1.3.3 Fasiclinichedellamalattia
Una volta che i micobatteri inalati raggiungono il parenchima alveolare danno una lesione di tipo
essudativo dove i macrofagi alveolari fagociteranno i micobatteri(risposta immunitaria aspecifica). Se
questo tipo di lesione non riesce ad evadere il sistema immunitario andrà incontro ad una guarigione
spontanea senza conseguenze.
L’infezioneprimaria: si sviluppa invece quando la sola risposta immunitaria aspecifica non riesce a
risolvere l’infezione. Così raggiunto un certo numero di macrofagi infetti, in cui i micobatteri riescono
a sopravvivere protetti dalla loro parete, tra la seconda ed ottava settimana dal contagio, entra in
atto la risposta immunitaria cellulo‐mediata che porta alla formazione del granuloma. Il granuloma è
strutturato in: una parte centrale formata da cellule giganti polinucleate che contengono i
micobatteri fagocitati, poi vi è una parte intermedia costituita da cellule epiteliodi disposte a raggiera
che fungono da isolamento della parte centrale, ed infine il tutto è avvolto da uno strato periferico di
fibroblasti, linfociti e monociti. Quando successivamente lo strato periferico viene avvolto da tessuto
fibroso e la zona centrale incorre in necrosi caseosa, questa struttura prende il nome di tubercolo. A
questo punto il tubercolo può rimanere circoscritto ed andare incontro a calcificazione, contenente
ancora all’interno micobatteri in grado di riattivarsi anche a distanza di anni; oppure la necrosi
caseosa può fuoriuscire per via della rottura del tubercolo e dare luogo ad una cosi detta cavità
tubercolare. Queste due strutture sono diagnosticabili con una radiografia toracica.
L’infezionepost‐primariaoriattivazione: può essere causa di reinfezione esogena da un nuovo
ceppo, riattivazione di micobatteri tubercolari del complesso primario oppure riattivazione di
granulomi formatisi nell’infezione primaria. I sintomi sono una continua tosse per settimane o mesi,
spesso nei fumatori passa inosservata. A livello di laboratorio segnali tipici che dovrebbero far
pensare ad tubercolosi sono: un aumento della proteina C‐reattiva, una leucocitosi spesso
accompagnata da monocitosi ed uno stato anemico. (2)
1.3.4 Complicazionidellatubercolosi
Le complicazioni che si possono verificare in seguito ad una tubercolosi sono:
Latubercolosiextra‐polmonare: ha una frequenza maggiore nei bambini piuttosto che negli
adulti. Si tratta di una delocalizzazione dei batteri tubercolari, spesso per via ematica o linfatica, che
raggiungendo altri organi possono dare luogo a queste forme particolari di tubercolosi.
Lavoro di diploma 2013 Cuccu Luciana Maria SSMT‐TAB3
5
Le tipiche forme di tubercolosi extra‐polmonari sono:
‐ Linfadenite tubercolare caratterizzata da ingrossamento spesso indolore dei linfonodi. Si
manifesta principalmente nei linfonodi cervicali e sottomandibolari e meno frequente quelli
della zona mediastinica e retroperitoneale.
‐ Tubercolosi pleurica dovuta dalla diffusione d’un infiltrato polmonare, a volte la diffusione
raggiunge la pleure per via ematica.
‐ Tubercolosi urogenitale non sempre causa di una tubercolosi primaria. Infatti nel
trattamento del carcinoma vescicale viene usato il M. B.C.G del ceppo vaccinale che favorisce
la desquamazione dell’epitelio vescicale riducendo l’entità del tumore. In questo caso si
tratta di una tubercolosi urogenitale terapeutica indotta e che non è conseguenza di una
tubercolosi primaria con delocalizzazione.
‐ Tubercolosi ossea più frequente nei pazienti anziani
‐ Meningite tubercolare anch’essa delocalizzazione del battere. Come sintomo della patologia
si manifesta febbre ed alterazione rapida dello stato generale del paziente
Latubercolosimiliare: è una forma di tubercolosi
extra‐polmonare molto particolare con prognosi
negativa, con difficile risoluzione anche con
trattamento. Colpisce soprattutto persone con un
sistema immunitario indebolito. Prende il nome
“miliare” perché la caratteristica di tale malattia è un
polmone che nella radiografia si presenta tappezzato
di numerosi piccoli granuli della grandezza di un
chicco di miglio. A causa di una mancata risposta
immunitaria efficiente i micobatteri riescono a
raggiungere le vie linfatiche ed attraverso esse
giungono nei linfonodi ed in tutto l’organismo. Si
può parlare di una sorta di setticemia tubercolare
con conseguenze gravissime per il paziente. Nella radiografia di fianco sono ben evidenziabili i
numerosi focolai che si sono formati a causa di questa diffusione batterica. (2)
Figura 1: radiografia paziente con tubercolosi miliare
Lavor
1.4
La tu
mort
l’eme
diffus
delle
cospi
arriva
porta
preve
dati r
2010
raggi
1.4.1
Stima
tuber
l’ann
via de
della
geogr
stima
nuov
frequ
100'0
casi s
26% i
Europ
1.4.2
Nel
pers
stat
ragg
della
ro di diploma
Epidemi
bercolosi rim
e nel mondo
ergenza glob
sion), propos
linee guida
cui progress
ano fino a cin
ati alla luce. N
ede la riduzio
registrati nel
e il 2011 un
ungimento d
1 Incidenz
are l’incidenz
rcolosi, cioè
o, non è sem
ella concentr
malattia in c
rafiche. Nel 2
a è di 8,7 mil
i casi, quindi
uenza di 125
000 abitanti:
si registra in A
in Africa, me
pa si ha il 4,3
2 Mortalit
2011 si stim
sone su 100'
a anche una
giunto gli sco
a mortalità e
a 2013
iologiade
mane oggi gio
o subito dopo
ale tubercol
sto dall’OMS
per la gestio
si con un suc
nque milioni
Nel 2006 si s
one del 50%
1990. L’OM
a diminuzion
del traguardo
za
za della
nuovi casi
mplice, per
razione
certe aree
2011la
ioni di
i una
casi su
il 59% dei
Asia, il
entre in
3 % dei casi.
tà
ano 1,4 milio
000 abitanti
riduzione de
opi prefissati
equivale al n
C
ellatuber
orno un prob
o l’HIV. L’Org
osi già nel 19
S(sigla inglese
ne, la diagno
cesso di cura
quell’anno,
sviluppa un n
della compa
S, sempre in
ne del 41% d
o prefissato e
Di questi 8,7
oni di morti
, tenendo co
ella mortalit
per il 2015(
umero di mo
Figura 2:incid
Cuccu Lucian
6
colosi
blema d’inte
ganizzazione
993. Col prog
e WHO‐Wor
osi, la cura e
a del’85%. O
casi che sen
nuovo proget
arsa di nuovi
n prima linea
della mortalit
entro il 2015
7 milioni di n
l’anno per tu
onto anche d
à del 41%; in
mortalità<50
orti sul nume
denza TBC nel m
na Maria
resse mondi
e Mondiale d
gramma DOT
rld Health Or
la registrazi
vviamente a
nza queste nu
tto “the stop
casi e la dim
nella lotta a
tà, prospetta
5. (3)
uovi casi circ
ubercolosi, i
dei pazienti H
n America la
0% rispetto a
ero di malati
mondo anno 20
ale, costituis
ella Sanità(O
TS( program
ganisation),
one dei casi,
umentano i
uove linee gu
p TB strategy
minuzione de
alla tubercolo
ando un buo
ca 1,2 milion
dati mostran
HIV positivi. R
riduzione de
ai dati regist
l’anno. (3)
011
sce la second
OMS) ha dich
m to stop tu
il quale com
, ci furono gi
casi dichiara
uida son sare
y” che per il 2
elle morti, in
osi, ha regist
ono scenario
ni sono HIV p
no una mort
Rispetto al 1
ella mortalità
rati nel 1990
SSMT‐TAB3
da causa di
hiarato
ubercolosis
mprende
à dei
ati, che
ebbero stati
2015
rapporto ai
trato tra il
per il
ositivi. (3)
alità di 20
990 c’è
à ha
0).Il calcolo
3
Lavor
1.4.3
Il trat
con p
Succe
Prima
sensi
la rifa
batte
assoc
1.4.4
Una d
che c
resist
diagn
analis
prove
all’iso
differ
1.4.5
Semp
con 5
Rima
resist
resist
tuber
ro di diploma
3 Trattam
ttamento pe
più farmaci tu
essivamente
a di iniziare i
bilità ai farm
ampincina ch
eriostatico, c
ciazione ai pr
4 Resisten
delle problem
certi ceppi tu
tenze all’ison
nosticate con
si genetiche.
enienti dall’e
oniadzine ed
rente che an
5 Latuber
pre più bassi
556 casi di tu
ne comunqu
tenze antibio
tenza all’ison
rcolosi si trat
a 2013
mento
r la cura dell
ubercolari, c
si attua un t
l trattament
maci antitube
he hanno fun
ontenendo l
recedenti aiu
nzeantibiot
matiche che
ubercolari svi
niadzide, rifa
n test di sens
. Le resistenz
estero o con
alla rifampi
drà scelto di
rcolosinelt
i numeri di c
ubercolosi, da
ue in calo il n
otiche registr
niadzine. Dai
tta di person
C
la tubercolos
on lo scopo
trattamento
to si dovrà in
ercolari. Que
nzione batte
a replicazion
uta ad abbre
tichedella
oggi interess
iluppano nei
ampicina, eta
sibilità, che p
ze si riscontr
età superior
cina. Per que
i caso in caso
territorios
casi di tuberc
a ricondurre
numero di tu
rate rimango
dati raccolti
ne nate all’es
Cuccu Lucian
7
si prevede u
di ridurre dr
a lungo term
ndentificare i
sti farmaci a
ricida, uccido
ne dei micob
eviare i temp
tubercolos
sa il trattam
confronti di
ambutolo e p
possono prev
rano maggior
re ai 65 anni
esti pazienti
o. (2)
svizzero
colosi in Sviz
e ad un’onda
bercolosi tra
ono pressoch
i tra il 2005 e
stero o di naz
na Maria
na fase inzia
rasticamente
mine per elim
il microrgani
antitubercola
ono il batter
batteri presen
i della durat
si
ento delle tu
i medicamen
pirazinamide
vedere un ult
rmente in pa
. Le principa
andrà applic
zzera, solo ne
ta migratoria
a gli originari
hé invariante
e il 2009 eme
zionalità stra
le con utilizz
e il numero d
minare tutti i
smo ed effet
ari di prima li
e; l’etambut
nti ed il pirad
a terapeutic
ubercolosi è
nti della prim
e. Queste res
teriore chiar
azienti: già tr
li resistenze
cato un proto
el 2009 si rip
a provenient
della Svizze
e con una pre
erge che nel
aniera. (2)
zo di una com
di micobatter
i micobatteri
ttuare i test
inea sono l’is
tolo che funz
dzinamide ch
a. (2)
la resistenza
ma linea. Si tr
sistenze veng
rimento con
rattati in pre
sono quella
ocollo terape
porta un lieve
te dal corno
era, mentre d
evalenza del
71% dei cas
SSMT‐TAB3
mbinazioni
ri presenti.
i residui.
di
soniadzide e
ziona come
he in
a antibiotica
ratta di
gono
l’utilizzo di
cedenza,
eutico
e aumento
dell’Africa.
dal 1996 le
la
si di
3
e
Lavor
È ino
casi d
quell
casi d
Svizze
paesi
perso
rischi
cui il
Dal g
veder
giovin
1.4.6
Magg
per la
di con
d’esp
prese
d’imm
loro c
categ
Rima
ro di diploma
oltre dimostr
di tubercolos
i stranieri si
di migranti. Q
era il rischio
i in via di svil
one anziane
io di contrar
sistema imm
rafico sopra
re che nei ca
nezza tra i 20
6 Rischiod
giormente in
a microscopi
ntrarre la ma
posizione ad
enta la possib
munosoppre
condizioni la
goria a rischio
ne quindi im
a 2013
rata una corr
si su 159 rich
delinea una
Questo è da
di venire in
luppo da dov
a presentare
re la malattia
munitario div
che riporta
asi di tuberco
0 ed i 40 ann
dicontrarr
nfettivi sono
a. Vivere in a
alattia per co
ambienti co
bilità di cont
essione, tra q
malattia è in
o. (2)
mportante l’in
C
relazione tra
hieste d’asilo
discrepanza
ricondurre a
contatto con
ve provengo
e tubercolosi
a infatti spes
venta meno e
l’età e l’origi
olosi tra gli st
ni (2).
relatuberc
i pazienti che
ambienti dov
ontagio. La p
n pazienti in
tagio. Un alto
questi casi so
n grado di pr
ndagine amb
Cuccu Lucian
8
richieste d’a
o e rifugiati. C
in base all’e
alle condizion
n la tubercol
no la maggio
i poiché nella
sso si tratta d
efficiente co
ine dei malat
tranieri l’età
colosi
e presentano
ve vi è una p
probabilità di
fetti. Tra tut
o rischio di c
ono molto no
rogredire. An
bientale, che
na Maria
asilo e casi d
Confrontand
età: 67 anni n
ni socio‐econ
osi è basso r
oranza dei m
a loro giovin
di casi di riat
me l’avanzar
ti di tuberco
in cui si ha p
o un espetto
persona infet
i essere cont
tti i tipi di tub
ontrarre la m
oti quelli di p
nche i bambi
indentifica i
i tubercolosi
o malati di tu
nei casi d’orig
nomiche diffe
rispetto a qu
igranti. In sv
ezza erano d
ttivazione, tip
re dell’età (2
losi tra il 200
più frequenz
orato sponta
ttiva aument
tagiati è prop
bercolosi solo
malattia è la
azienti HIV p
ini al di sotto
i casi d’infezi
i, nel 2009 si
ubercolosi sv
gine Svizzera
erenti; oggi g
ello che si pr
vizzera sono
decisamente
pici nelle con
2).
05 e il 2009 s
za della mala
neo o indott
ta di molto la
porzionale a
o quella polm
condizione
positivi, poic
o dei 5 anni s
ione tuberco
SSMT‐TAB3
i parla di 91
vizzeri e
a e 33 nei
giorno in
resenta nei
piuttosto le
più a
ndizioni in
si può
attia e nella
to positivo
a possibilità
lla durata
monare
hé nelle
sono una
olare.
3
Lavoro di diploma 2013 Cuccu Luciana Maria SSMT‐TAB3
9
1.5 Diagnostica
1.5.1 Biosicurezza
Prima di parlare concretamente dei vari test diagnostici è importante interrogarsi sulle misure di
sicurezza da intraprendere all’interno del laboratorio. Trattare materiale infetto da micobatteri del
complesso tubercolare richiede l’utilizzo di misure di sicurezza diverse rispetto al normale
trattamento di materiale biologico per la determinazione indiretta della malattia tramite sierologia.
I batteri vengono suddivisi in quattro classi di rischio:
Agente biologico di gruppo 1
(nessuno o basso rischio individuale e
collettivo)
Un agente che con poca probabilità è causa di malattie nell’uomo
o negli animali.
Agente biologico di gruppo 2
(moderato rischio individuale, limitato
rischio collettivo)
Un agente patogeno che può causare malattie nell’uomo o negli
animali, ma che è poco probabile che costituisca un serio pericolo
per chi lavora in laboratorio, per la comunità, per il bestiame e per
l’ambiente. Le esposizioni in laboratorio possono causare
patologie, ma sono disponibili trattamenti efficaci e misure
preventive e il rischio di diffusione è limitato.
Agente biologico di gruppo 3
(elevato rischio individuale, basso rischio
collettivo)
Un agente patogeno che usualmente causa gravi patologie
nell’uomo o negli animali e costituisce un serio rischio per i
lavoratori. Difficilmente si propaga nella comunità e comunque
sono disponibili efficaci misure terapeutiche e preventive.
Agente biologico di gruppo 4
(elevato rischio individuale e collettivo)
Un agente patogeno che normalmente provoca gravi patologie
nell’uomo e negli animali, costituisce un serio rischio per i
lavoratori e può propagarsi rapidamente nella comunità. Non sono
di norma disponibili efficaci misure terapeutiche e preventive.
Il micobatterio fa parte della classe III della classificazione degli agenti biologici a rischio d’infezione.
Un battere di classe III può causare malattie gravi in soggetti umani e costituisce un serio rischio per i
lavoratori; l’agente biologico può propagarsi nella comunità, ma di norma sono disponibili efficaci
misure profilattiche o terapeutiche. Dopo questa classe ne segue solo una: la quarta con rischi
maggiori, dove sono classificati microrganismi che causano malattie per cui odiernamente non sono
disponibili cure, come ad esempio l’HIV. Si deve quindi pensare al livello di biosicurezza d’applicare
nel laboratorio diagnostico. Per il trattamento di espettorati senza coltura basta un livello di
biosicurezza 1 o 2, come sono attrezzati già il laboratori dell’Ente, quindi anche quello dell’Ospedale
Regionale di Mendrisio.
Lavoro di diploma 2013 Cuccu Luciana Maria SSMT‐TAB3
10
Solo in caso di coltura sarà necessario avere un livello di biosicurezza 3 che prevede un’aria dedita
solo per tali manipolazioni con accesso controllato , ventilazione a pressione negativa senza riciclo
d’aria, cappe di sicurezza come il livello due. (4)
1.5.2 Testdiagnosticiclassici
Di regola uno dei primi esami diagnostici che si esegue davanti ad un sospetto di tubercolosi è la
radiografia polmonare accompagnata da esami di batteriologia.
La radiografia polmonare permette di identificare alterazioni polmonari ed indurre quindi a
proseguire l’indagine medica. Generalmente l’immagine radiologica positiva va di pari passo con la
successiva identificazione della presenza di micobatteri tubercolari nella batteriologia. Le lesioni
tipiche riscontrabili sono le caverne e le lesioni da tubercolosi miliare. A causa delle lesioni
aspecifiche, che possono esserci anche se non si tratta di tubercolosi, essa non può costituire da sola
un mezzo diagnostico.
La batteriologia si base sull’esaminazione di materiale clinico sospetto per presenza di micobatteri. I
materiali indagati sono molteplici. Si tratta principalmente di espettorato spontaneo o indotto, ma si
può eseguire una ricerca di micobatteri su liquido di lavaggio ed aspirato bronchiale, urina, puntati,
secreti, pus, dializzato, linfonodi, liquor, succo gastrico (tipicamente nei bambini),biopsie, feci,
sangue e midollo osseo. I materiali non sterili dovranno subire un processo di decontaminazione ed
arricchimento prima di essere inseminati su terreni di cultura. I campioni dovranno subire dei
pretrattamenti. Questi pretrattamenti sono: la decontaminazione e la digestione:
‐ La fluidificazione che consiste nel sciogliere lo sputo in modo da ottenere un campione più
fluido e meglio maneggiabile. Generalmente si usa della sputolisina.
‐ La decontaminazione prevista per i materiali che in origine non sono sterili per la presenza
della flora batterica residente.
‐ La risospensione dopo centrifugazione in tampone fosfato
Il materiale può essere anche concentrato tramite centrifugazioni. Una volta fissato il materiale sul
vetrino si potrà procedere con le colorazioni. (2)
Microscopia delle colorazione dei micobatteri
A causa dell’alcol‐acido resistenza, non si utilizza la colorazione di Gram per identificare
microscopicamente i micobatteri. Sono necessarie delle colorazioni speciali Attualmente al servizio
di microbiologia Eolab sono utilizzate due colorazioni specifiche per questo tipo di batteri: Ziehl‐
Nielsen ed auramina.
Lavoro di diploma 2013 Cuccu Luciana Maria SSMT‐TAB3
11
‐ Colorazione Ziehl‐Nielsen:
mette in evidenza i bacilli alcol‐
acido resistenti. Viene adagiata la
soluzione di fucsina sul vetrino e
successivamente scaldando a
fiamma il preparato si creano dei
pori nella parete dei micobatteri e il
colorante riesce cosi a penetrare
nella parete batterica. Segue una
decolorazione con alcol‐acido e una
colorazione di contrasto con blu di metilene. I batteri alcol‐acido resistenti risulteranno colorati di
rosso, mentre i batteri che non possiedono tale resistenza assumeranno una colorazione blu come
si vede dall’immagine accanto.
‐ Colorazione fluorocromica con Auramina:
questa è una colorazione in fluorescenza. I
preparati andranno dunque osservati
sotto microscopio a fluorescenza. Il limite di
questa tecnica è la rilevabilità a
concentrazioni di almeno 10’000 bacilli
per millilitro. Con questa colorazione i
bacilli risulteranno colorati di giallo su uno
sfondo nero, mentre gli altri batteri non
saranno visibili (microscopio a
fluorescenza).
Il vantaggio della colorazione ad auramina è che aumenta la possibilità di visualizzare anche pochi
micobatteri poiché solo loro emettono fluorescenza mentre la flora residente,che è presente
normalmente negli espettorati,non emettendo fluorescenza, non costituisce intralcio nella
visualizzazione.
Nell’osservazione microscopica dei preparati colorati con le colorazioni sopracitate si darà un valore
in base alla quantità di micobatteri riscontrabili: pochissimi, pochi, alcuni, numerosi e numerosissimi.
Questo valore costituisce il risultato dell’analisi microscopica.
Figura3:http://www.oocities.org/gbruno_2000/mico.htm
Figura4:http://www.lung.ca/tb/images/full_archive/107_bacillus.jpg
Lavoro di diploma 2013 Cuccu Luciana Maria SSMT‐TAB3
12
Coltura:
è complementare all’osservazione microscopica sia perché la coltura permette la valutazione di
vitalità dei micobatteri sia perché se la quantità di micobatteri presenti nell’espettorato fosse cosi
bassa da non essere visibile nella microscopia in coltura moltiplicandosi sarebbe evidenziabile la loro
presenza. Si possono verificare casi in cui campioni con una microscopia negativa siano positivi per la
coltura.
Esistono terreni di coltura:
‐ Solidi: tubi contenti il terreno. Vengono utilizzati due tipi differenti di terreni: il Löwenstein‐
Jensen ed il Colestos. Una volta inseminati i terreni vengono incubati a 37° per otto
settimane in posizione orizzontale, per favorire l’inseminazione dell’intera superfici. I tappi a
vite dei tubi vengono aperti leggermente per far entrare l’anidride carbonica (che è presente
tramite bombola nell’incubatore) poiché ne favorisce la crescita dei micobatteri.
‐ Liquidi: contengono antibiotici con arricchimento di crescita. L’antibiotico aiuterà a non far
crescere rimasugli della flora residente. Questi tubi di terreno liquido vengono incubati in un
apparecchio, il MGIT, il quale con lettura fotometrica segnalerà la presenza di una crescita
nelle successive otto settimane d’incubazione.
Il MGIT viene utilizzato anche per testare le sensibilità antibiotiche dei micobatteri resistenti. Il
principio di lettura è sempre fotometrico.
La coltura può positivizzarsi anche dopo una settimana, tutto dipende dalla quantità di micobatteri
inseminati e dalla loro vitalità e velocità di crescita. Per ogni coltura positiva viene poi effettuata una
colorazione di Gram ed un Ziehl‐Nielsen per essere certi di avere una crescita micobatterica ed
escludere un’eventuale crescita di altri batteri che si trovavano nel materiale, flora residente del
luogo di prelievo del campione. Crescite aspecifiche saranno comunque di rilevanza clinica nel caso il
materiale di partenza doveva presentarsi fisiologicamente sterile. I test di sensibilità agli antibiotici
vengono effettuati sempre tramite MGIT. Il MGIT è un apparecchio che funziona come incubatore a
37°C per le provette contenti i campioni in coltura liquida; esso è in grado di rilevare l’anidride
carbonica prodotta dall’utilizzo di ossigeno dei micobatteri poiché marcata radioattivamente.
Quando si trova la coltura positiva si può procedere anche ai test di resistenza antibiotica sempre
tramite MGIT. Questo consente di fornire al medico informazioni importanti per la scelta del
trattamento farmacologico per la terapia di pazienti affetti da tubercolosi.
La microscopia e la coltura costituiscono ancora oggi il Gold‐Standard per la ricerca dei micobatteri
tubercolari. Come Gold Standard s’intendono le analisi atte ad eliminare dubbi che possono sorgere
Lavoro di diploma 2013 Cuccu Luciana Maria SSMT‐TAB3
13
con altre analisi. Quindi per la rilevazione dei micobatteri l’analisi più efficace ed efficiente è la
microscopia con la coltura. (5) (6).
1.5.3 Altritest
oltre alla batteriologia classica sono disponibili:
‐ Test della tubercolina
È un intracutaneo, viene iniettata della tubercolina, si formerà una bolla ed a seconda della
presenza o meno di anticorpi contro questa proteina del micobatterio si svilupperà una zona
indurità. La lettura del test avviene dopo 72 ore e si misura questo indurimento in termini di
millimetri. Sono noti falsi positivi da infezione con micobatteri ambientali e precedente
vaccino con ceppo BGC. Questo perché la positività al test indica solo che il paziente è venuto
in contatto con il micobattere e che ne ha una memoria immunologica.
‐ IGRA (Interferon Gamma Release Assays)
Questo test si basa sulla produzione di Interferone Gamma da parte dei linfociti T stimolati
con dopo incubazione con tre antigeni di Mycobacterium tuberculosis: ESAT‐6, CFP‐10 e
TB7.7. Il vantaggio di questi test è l’assenza di falsi negativi da vaccino con BGC. o da infezioni
con altri micobatteri non tubercolari. Attualmente i più comuni IGRA test sono:
il QuantiFERON‐TB® Gold In‐Tube ed il T‐SPOT.TB® (2) (5)
1.5.4 Testmolecolari
I test di biologia molecolare con ricerca del materiale genetico tubercolare costituiscono oggi un
complementare ai gold standard della batteriologia classica. Sono dei metodi PCR cioè di
amplificazione genetica. Sono meno sensibili ma altamente specifici. Purtroppo con un’analisi di
questo tipo non si verifica la vitalità dei micobatteri, ciò significa che potrebbero essere trovati anche
micobatteri morti. Questi utilizzano la tecinica PCR e Real Time PCR.
1.5.4.1 PCRePCR‐real‐time.
La tecnica PCR consiste nell’utilizzare una coppia di primer ed una DNA polimerasi per amplificare un
segmento specifico di DNA. Si susseguiranno dei cicli termici che consistono in una fase di
denaturazione del DNA a temperatura elevata, una fase di appaiamento dei primer, a temperatura
inferiore rispetto alla denaturazione ed una fase di estensione del filamento a singola catena del DNA
con una temperatura intermedia. L’amplificazione sarà esponenziale. La real‐time PCR utilizza delle
sonde a fluorescenza, rileva e quantifica un segnale di fluorescenza, che direttamente proporzionale
alla quantità di materiale amplificato, ciò permette di monitorare l’amplificazione durante i cicli. La
quantità di target è inversamente proporzionale al numero di cicli necessari al rilevamento del
Lavoro di diploma 2013 Cuccu Luciana Maria SSMT‐TAB3
14
segnale fluorescente soglia definito anche CT (threshold cycle). Threshold Cycle è il numero del ciclo
in cui la fluorescenza diventa positiva e quindi rilevabile.
Poiché il CT viene determinato durante la fase esponenziale di amplificazione, il risultato è di gran
lunga più affidabile di quello ottenibile in end‐point con la PCR tradizionale. Come End Point si
intende un risultato disponibile solo alla fine dell’amplificazione e non indica a che ciclo il materiale è
messo in evidenza. Per la ricerca dei micobatteri tubercolari si possono utilizzare varie zone del DNA
come target. Dovranno essere delle zone conservate in tutti i micobatteri del complesso tubercolare
Le più note sono:
‐ il rDNA 16S
una fra le regione più conservate nei batteri
‐ IS6110
è una sequenza di 1.361 basi in grado di duplicarsi e di spostarsi all’interno del genoma di
micobatteri del complesso tubercolare; di essa è possibile ritrovarne fino a 25 copie, anche
se nella grande maggioranza dei ceppi il numero è compreso fra 5 e 20 (5).
Lavoro di diploma 2013 Cuccu Luciana Maria SSMT‐TAB3
15
2 Motivazionedellasceltadellavorodidiploma
La tubercolosi, malattia fino a poco tempo fa considerata debellata nei paesi occidentali, si sta
ripresentando. La riemergenza sarebbe dovuta a flussi migratori, zone in gravi condizioni di povertà e
casi d’immunodepressione. Questa problematica interessa anche la Svizzera e la realtà ticinese. Nella
maggior parte dei casi che si presentano in Ticino, si tratta di soggiornanti nel centro asilanti di
Chiasso. La gestione di tali casi è presa principalmente in gestione dall’Ospedale Regionale di
Mendrisio (OBV). Introdurre una diagnostica rapida come quella del kit MTB‐RIF Xpert®
permetterebbe una diagnostica della tubercolosi in tempi brevi e consentirebbe d’isolare
precocemente il paziente, evitando cosi altri contatti e contaminazioni, nonché aiuterebbe a
contenere parte delle spese sanitarie, particolarmente quelle generate dall’isolamento del paziente.
3 Obiettivo
Lo scopo di questo lavoro di diploma è quello di validare l’analisi per la ricerca di micobatteri del
complesso tubercolare con il kit MTB‐RIF GeneXpert della Cepheid. Kit che oltre a rilevare la presenza
del M. tubercolosis Complex è in grado di rilevare la presenza delle resistenze alla Rifampicina,
medicamento di prima linea per il trattamento delle tubercolosi. L’introduzione in routine di tale
analisi non andrebbe comunque a sostituire le attuali analisi di microscopia diretta e coltura dei
micobatteri presso il servizio di microbiologia Eolab. Si tratterebbe di aver un primo risultato in due
ore, che in caso di positività consentirebbe d’isolare immediatamente il paziente aiutando quindi il
trattamento di tali casi all’interno dell’equipe medica. In caso di rilevamento della resistenza alla
rifampicina, si avrebbe una prima indicazione terapeutica.
Lavoro di diploma 2013 Cuccu Luciana Maria SSMT‐TAB3
16
4 TestMTB‐RIFGenexpert®
L’ Xpert MTB‐RIF è un sistema semiquantitativo per la messa in evidenza di DNA di micobatteri del
complesso tubercolare (MTBC) e presenza delle mutazioni del gene rpoB responsabili della resistenza
alla rifampicina su campioni d’espettorato, tramite real‐time PCR utilizzando come apparecchio il
Genexpert System.
L’integrazione in routine dell’MTB‐RIF fornisce due informazioni importanti per il sospetto di
tubercolosi:
‐ La detezione di genoma micobatterico del complesso tubercolare
‐ Un’eventuale mutazione che porta alla resistenza alla rifampicina
L’esecuzione di questo test comporta la manipolazioni con campioni con potenziale presenza di
micobatteri del complesso tubercolare. È necessarie quindi misure di sicurezza adeguate al
trattamento di un battere di classe III. Il laboratorio dovrà perciò disporre di una cappa a flusso
laminare dove poter effettuare le manipolazioni sul materiale clinico d’analisi in totale sicurezza.
4.1 Cappaaflussolaminare
Il primo passo per l’introduzione di tale analisi è stato quindi l’acquisto di una cappa a flusso
laminare di cui il laboratorio dell’Ospedale di Mendrisio non era a disposizione. La scelta è stata una
cappa biologica a flusso laminare verticale di tipo due. La principale caratteristica è quella di
proteggere l’operatore grazie al flusso verticale ed allo schermo regolabile che separa l’operatore
dalla zona di lavoro. È dotata di: quattro filtri HEPA (High Efficiency Particulate Air filter),
d’illuminazione, prese di corrente attivabili dai tasti esterni , lampada raggi UV con attacco a calamita
e possibilità di regolazione timer.
Funzionamento: l’aria pressurizzata spinta nell’aria di lavoro,
attraverso motoventilatore, passa , insieme all’aria proveniente
dall’esterno attraverso la griglia bucherellata ,che costituisce la
superficie del piano di lavoro. Da li viene aspirata nel canale che
porterà l’aria nel retro della cappa dove passa attraverso il filtro
HEPA. Parte di essa viene rigettata all’esterno nell’ambiente e parte
torna nella zona di lavoro. Il nome “flusso laminare” è dovuto
proprio a quest’unidirezionalità dell’aria che crea una corrente d’aria
omogenea priva di turbolenze. Per assicurare il flusso laminare
l’operatore dovrà utilizzare la cappa nel modo corretto, cioè tenere
l’apertura al minimo indispensabile 20 cm circa e non coprire la
Figura 5: movimento aria in una cappa a flusso laminare
Lavoro di diploma 2013 Cuccu Luciana Maria SSMT‐TAB3
17
superficie poiché interrompe il flusso omogeneo e causa il rigetto dell’aria della zona di lavoro
all’esterno costituendo cosi un pericolo di contaminazione della zona circostante l’aria di lavoro
qualora si fosse creato dell’aerosol durante la manipolazione di campioni infetti da TBC.
Cura della cappa: terminate le manipolazioni si pulisce la cappa con disinfettanti appositi per i
micobatteri, si chiude la cappa e si attiva la lampada raggi UV per circa tre ore per effettuare una
sterilizzazione dell’aria di lavoro, eliminando eventuali tracce di micobatteri che durante le
manipolazioni possono essere stati sparsi nell’aria di lavoro. (7)
4.2 GeneXpert
GeneXpert della ditta Cepheid è un apparecchio di biologia molecolare automatizzato in grado di
eseguire una PCR real‐time e dei principiali processi associato ad esso cioè: l’estrazione del DNA,
l’amplificazione del Target e il rilevamento; utilizzando delle cartucce fornite dai vari kit per le diverse
analisi. I kit che siamo andati a utilizzare con il sistema GeneXpert è l’Xpert MTB‐RIF, per la ricerca dei
micobatteri del complesso tubercolare, fornito sempre dalla ditta Cepheid.
4.3 Descrizionedell’analisi
Prima di poter iniziare con l’analisi, si deve pretrattare il campione. Il pretrattamento consiste nel
fluidificare il campione utilizzando il reagente campione, che ha la funzione di omogenizzare il
campione e ridurre la vitalità dei micobatteri per abbassare i rischi infettivi.
La cartuccia utilizzata, fornita nel kit, è costituita da quattro aree di reazione un tubo di aspirazione
centrale che comunica con il filtro sottostante e degli scompartimenti dove sono contenuti i reagenti,
che contengono i tamponi con surfattanti, e le microsfere, che contengono i costituenti necessari per
la PCR real‐time (primer, sonde, KCl, MgCl₂, HEPES pH 8,BSA, HEPES pH 7,2, polimerasi, dNTP). Una
volta dispensato il campione nella camera del campione ed inserita la cartuccia nel modulo,
l’apparecchio introdurrà il pistone nella camera di aspirazione e procederà all’aspirazione del
campione nella zona attiva. Con un sistema di pressione spinge il campione sul filtro aspira i diversi
reagenti contenti i tamponi e procede con la fase di estrazione del DNA,che avviene mediante un
corno sonoro che causa la lisi dei bacilli tramite ultrasuoni. Il materiale genetico liberato passa oltre
la membrana del filtro e viene spinto nelle camere di contenimento delle prime due microsfere.
Tramite il controllo PCC l’apparecchio verifica l’idratazione delle sfere liofilizzate ed al momento
opportuno inietta il campione con le sfere reidratate nella camera di reazione dove avverrà la prima
reazione PCR. Terminata la prima reazione dispensa il materiale nella camera contente le altre sfere
liofilizzate. Come prima appena l’idratazione sarà completa ridispensa il campione nella camera di
reazione e avviene un altro ciclo con l’utilizzo della detezione della fluorescenza.
Lavoro di diploma 2013 Cuccu Luciana Maria SSMT‐TAB3
18
4.4 PCRreal‐time
La PCR real‐time viene utilizzata come applicazione in campo medico per determinare la presenza di
DNA anche a concentrazioni molto basse. Costituisce cioè un metodo altamente sensibile.
Utilizza dei cicli termici per le differenti fasi della PCR:
‐ Denaturazione (94‐96°)
In questa fase avviene l’apertura della catena a doppia elica
‐ Ibridazione (56‐56°)
La temperatura dipende dai primer utilizzati. In questa fase i primer si legheranno al Dna
Target single strand.
‐ Estensione del filamento
Fase in cui la polimerasi andrà a costruire il filamento complementare al DNA target
utilizzando i dNTPs.
Nel susseguirsi di questi cicli, generalmente 30, le copie di filamento che verranno a formarsi saranno
raddoppiate per ogni ciclo completato. Si ha quindi un’amplificazione esponenziale dei filamenti di
DNA target. L’amplificazione non andrà avanti all’infinito, è limitata dalla quantità dei dNTPs,
dall’attività della polimerasi e dall’ibridazione dei filamenti del DNA target. Si raggiunge quindi una
fase di plateau, dove il numero di copie rimane invariato. Il numero di copie ottenuto è proporzionale
alla quantità di DNA templato inizialmente presente nel campione. La real‐time PCR ha proprio il
vantaggio di poter monitorare la crescita esponenziale, fornendo dei risultati semiquantitativi in
tempo reale. Ciò avviene grazie all’utilizzo della fluorescenza. Questa fluorescenza si ottiene o con
l’intercalare nel DNA di sostanze coloranti fluorescenti o con l’ibridazione di sonde specifiche
fluorescenti, come nel caso del kit MTB‐RIF. La lettura della fluorescenza avviene attraverso un light
termocycler che nel caso del GeneXpert è contenuto nel modulo.
Lavor
4.5
Nell a
rifam
kit co
Figura
In qu
rpoB.
del fi
muta
ro di diploma
Regione
analisi PCR re
mpicina. È not
ontiene cinqu
a 6: sequenza d
esto modo s
. Quando no
lamento di D
azione per cu
a 2013
ediresiste
eal‐time del
to che tutte
ue differenti
el gene di resis
si riescono a
n viene rilev
DNA del gene
ui essa non ri
C
enzaperl
Kit Xpert MT
le resistenze
sonde che p
stenza alla rifam
metterein e
vata una fluo
e, vuol dire c
iesce ad ibrid
Cuccu Lucian
19
larifamp
TB‐RIF viene
e alla rifampi
possono ibrid
mpicina
evidenza tutt
orescenza de
che nella zon
dizzare, ciò s
na Maria
icina
analizzato il
icina sono do
dizzare copre
te le possibil
lle cinque so
na identificat
spiega la man
gene rpoB p
ovute a muta
endo l’intera
i mutazioni c
onde che ibri
a dalla sond
ncanza del se
per la resiste
azioni del ge
a zona di 81b
che avvengo
dizzano cias
a c’è stata u
egnale. (8)
SSMT‐TAB3
enza alla
ne rpoB. Il
bp del gene.
no del gene
cuna zona
na
3
Lavoro di diploma 2013 Cuccu Luciana Maria SSMT‐TAB3
20
5 Materialiemetodi
5.1.1 Campioniclinici
I campioni clinici su cui si può effettuare l’analisi MTB‐RIF GeneXpert sono:
‐ Espettorato spontaneo o indotto
‐ Sedimento di espettorato dopo decontaminazione (forniti dal servizio di microbiologia)
Tutti i materiali vanno considerati potenzialmente infetti
5.1.2 Materialinonfornitinelkit
‐ Cappa a flusso laminare:
ditta: EHRET
modello: BIOSAFE 8‐130‐2
numero di serie: 4574
‐ Genexpert:
ditta: Cepheid
modello:
numero di serie:
analizzatore automatico di biologia molecolare, con computer, lettore cd, lettore codice a
barre e manuale dell’operatore
‐ non disponibile la stampante
‐ pipette sterili
‐ falcon per diluire il campione
‐ vortex
‐ guanti
‐ contenitore per smaltimento rifiuti
‐ disinfettante
‐ portaprovette per falcon
Lavoro di diploma 2013 Cuccu Luciana Maria SSMT‐TAB3
21
5.1.3 materialedelkit
‐ cd:
file di definizione del saggio
istruzioni per l’importazione dellAFD nel software GX
foglio illustrativo
‐ pipette di trasferimento con tacca che segna il volume minimo di campione
‐ 10 cartucce Xpert MTB/RIF con provette di reazione integrate
‐ 10 flaconi da 8ml di Reagente del Campione(RC) :idrossido di sodio e isopropanolo
In ogni cartuccia:
‐ Microsfera 1: primer, sonde, KCl, MgCl₂, HEPES Ph 8, BSA(sieroalbumina bovina)
‐ Microsfera2:sonda, polimerasi, KCL, MgCl₂, dNTP, HEPES, pH 7,2 ,BSA
‐ Microsfera 3: circa 6000 spore di controllo non infette per la preparazione del campione
‐ Reagente 1: 4ml tampone Tris,EDTA e surfattanti
‐ Reagente 2: 4ml tampone Tris,EDTA e surfattanti (8)
5.2 Controllidiqualità
Ogni analisi include:
‐ un controllo di elaborazione del campione (SPC)
‐ e un controllo per la sonda (PCC)
L’SPC contiene spore non infette mentre il PCC misura il segnale emesso dalle sonde per
controllare la reidratazione delle sonde contenute nelle microsfere liofilizzate. (8)
5.3 Principiodellaprocedura
GeneXpert Dx System consente di integrare e automatizzare l’analisi dei campioni, l’amplificazione
degli acidi nucleici e il rilevamento delle sequenze bersaglio in campioni semplici o complessi,
utilizzando la PCR in tempo reale e trascrittasi inversa.
Il kit non fornisce le temperature di denaturazione di ibridazione e di estensione del filamento. (8)
5.4 Procedimento
Preparazione del campione di espettorato(lavoro sotto cappa a flusso laminare)
‐ Assicurarsi che il campione non contenga materiale alimentare.
‐ Etichettare le cartucce con l’identità del paziente o scrivervi il nome ai lati
Lavor
‐
‐
‐
‐
‐
‐
‐
P
b
m
m
Esecu
‐
‐
‐
‐
‐
‐
‐
‐
‐
‐
‐
‐
‐
ro di diploma
Sotto cap
2:1(2 volu
3:1(3 volu
Ritappare
Mescolar
Incubare
campioni
Aprire la
Porzionar
aspirando
aposita se
Richiuder
Precauzioni :
base di sicure
modalità di la
manovre che
uzione del te
Andare a
Scansiona
Inserire il
Scansiona
Attender
Aprire il m
Inserire la
Richiuder
La luce ve
Nella sch
Al termin
Lo sporte
Estrarre l
a 2013
ppa aggiunge
umi di reage
umi di reage
e e assicurar
re vigorosam
il campione
i devono risu
cartuccia se
re con la pip
o fino alla pr
enza creare
re bene la ca
il lavoro sott
ezza del tratt
avoro accura
possano int
est (all’appar
ll’apparecch
are prima l’e
l numero de
are il codice
e la luce ver
modulo segn
a cartuccia fa
re bene lo sp
erde non dov
ermata del c
ne dell’analis
ello del modu
a cartuccia e
C
ere nel conte
nte per 1 vo
nte per 1 vo
si che sia be
mente per 10
per 15 minu
ultare liquefa
nza toccare l
etta all’inter
rima tacca e t
bolle.
assetta
to cappa dev
tamento di m
ato sotto cap
errompere i
recchio Gene
io GeneXper
etichetta a ba
l paziente a m
a barre della
de lampeggi
nalato dall’ap
acendola sciv
portelletto de
vrebbe più la
computer è v
i la luce verd
ulo si sarà ap
e gettarla ne
Cuccu Lucian
22
enitore del ca
olume di cam
olume di cam
n chiuso erm
.20 volte
uti a tempera
atti e omoge
la linguetta r
rno della cart
trasferirla ne
ve rispettare
materiale pot
ppa, cioè evit
l flusso lamin
eXpert)
rt , creare il t
arcode del p
mano
a cartuccia e
ante
pparecchio
volare dentr
el modulo
ampeggiare
visualizzabile
de sopra il m
perto automa
l bidone gial
na Maria
ampione il re
mpione)per l’e
mpione) per il
meticamente
atura ambien
nei
retrostante
tuccia,
ell’apertura
e le norme
tenzialmente
tare la creazi
nare della ca
test,
aziente o
cliccare su s
ro dolcement
e il test è in
e l’icona test
odulo si spe
aticamente
lo per i mate
eagente cam
espettorato
l sedimento
nte mescolan
e infetto. Qu
one di aeros
appa.
start test.
te
esecuzione.
in esecuzion
gne e il test
eriali biologic
mpione in vol
di espettora
ndo di tanto
uindi utilizzo
sol e non ese
ne
sarà visibile
ci contamina
SSMT‐TAB3
ume:
to
in tanto. I
di guanti e
eguire
il risultato.
ati (8)
3
Lavor
5.5
Clicca
‐
È
c
g
s
‐
ro di diploma
Lettura
ando sul l’ID
La primar
È un diagram
ome informa
grafico è inde
onde fluores
Il test rep
Fornisce
indentific
terminata
di micoba
a 2013
delrisult
del test sarà
ry curve
ma che mos
azione a che
entificata dal
scenti. (8)
port:
i dettagli de
cata dalla son
a. Le principa
atteri e l’eve
C
tato
à possibile vi
tra il segnale
ciclo la fluo
l diverso colo
ella primary c
nda risulta p
ali informazi
ntuale detez
Cuccu Lucian
23
sualizzare :la
e fluorescent
rescenza div
ore. Di fianco
curve in term
positiva e l’en
oni sono for
zione della p
na Maria
a primary cu
te delle varie
venta positiv
o al grafico è
mini numeric
nd point da i
rnite dal test
presenza di re
rve ed il test
e sonde utiliz
a per la singo
è disponibile
i. Con il Ct si
l valore num
result: la de
esistenza alla
t report
zzate nel kit
ola sonda ch
la didascalia
i sa a che cic
merico finale
etezione della
a rifampicina
SSMT‐TAB3
fornendo
he nel
a delle
lo la zona
ad analisi
a presenza
a.
3
Lavoro di diploma 2013 Cuccu Luciana Maria SSMT‐TAB3
25
5.6 Limitazionidelmetodo
‐ Il rilevamento dei micobatteri del complesso tubercolare dipende dal numero di
microrganismi presenti nel campione caricato nella cartuccia.
‐ Il test positivo non indica necessariamente che i micobatteri siano vitali.
‐ Il DNA micobatterico può persistere anche dopo la terapia antibiotica, probabilmente si
tratterà di micobatteri morti.
‐ Mutazioni o polimorfismi nelle regioni dove andrà a legarsi il primer possono compromettere
il rilevamento di varianti nuove o conosciute di ceppi mutliresistenti. (8)
5.7 SensibilitàrispettoalGoldStandard
Risultati con 3 campioni d’espettorato per paziente (8)
Microscopia Coltura Sensibilità
Positiva Positiva 99,5%
Negativa Positiva 90%
Risultati con 1 campione d’espettorato per paziente (8)
Microscopia Coltura Sensibilità
Positiva Positiva 97,8%
Negativa Positiva 73,1%
5.8 Sensibilitàanalitica
Il limite di rilevamento (LoD) è definito come il numero più basso di unità formanti colonie (CFU) per
campione che possono essere distinte da campioni negativi con limite di confidenza del 95%.
Il test ha un LoD di 131CFU/ml intervallo di confidenza del 95% compreso tra:106,2‐176,4 CFU. (8)
6 Validazione
I campioni su cui è stata effettuata la validazione sono 17 campioni di espettorato, lavaggio o
aspirato, porzionati in precedenza al servizio di microbiologia Eolab da campioni su cui è stata
effettuata la microscopia e la messa in coltura per la ricerca di micobatteri del complesso tubercolare
, più un controllo di qualità poiché l’unico positivo per la resistenza alla rifampicina in modo da poter
testare il funzionamento anche per l’amplificazione della zona di resistenza. Queste porzioni
conservate in Eppendorf sono state sottoposte a processo di neutralizzazione. La neutralizzazione
consiste nella disattivazione del materiale portandolo ad una temperatura di 80°. In questo modo si
ha la denaturazione del DNA e quindi una morte degli eventuali micobatteri. Con la denaturazione
Lavoro di diploma 2013 Cuccu Luciana Maria SSMT‐TAB3
26
del DNA dei micobatteri il materiale non costituisce più pericolo infettivo. Successivamente i
campioni sono stati trasportati all’Ospedale Regionale di Mendrisio dove sono stati conservati in frigo
a 4°C ed utilizzati come campioni per la validazione del metodo MTB‐RIF Xpert ®.
7 Risultati
Risultati SMIC Risultati GenXpert
Nr.
Campione Materiale Microscopia
PCR
Roche Coltura Antibiogramma MTB
RIF
resistance
level
1 espettorato numerosissimi + MTBC sensibile detected high not detected
2 lavaggio numerosissimi + MTBC sensibile detected high not detected
3 aspirato alcuni + MTBC sensibile detected medium not detected
4 lavaggio numerosissimi + MTBC sensibile detected medium not detected
5 espettorato numerosissimi + MTBC sensibile detected medium not detected
6 lavaggio negativa + negativa - not detected - -
7 espettorato alcuni + MTBC sensibile detected medium not detected
8 espettorato rarissimi + MTBC sensibile detected medium not detected
9 espettorato rarissimi n.d. negativa - detected
very
low not detected
10 espettorato negativa + MTBC sensibile detected low not detected
11 espettorato alcuni + MTBC sensibile invalid - -
12 espettorato numerosi + MTBC
Rif Resistente
(Ser531Leu) detected high Detected
13 espettorato numerosi n.d. MTBC sensibile detected low not detected
14 espettorato numerosi n.d. MTBC sensibile detected low not detected
15 espettorato rari Nd MTBC sensibile detected medium not detected
16 espettorato alcuni + MTBC sensibile detected low not detected
17 espettorato alcuni + MTBC sensibile detected low not detected
18 espettorato rarissimi + MTBC sensibile invalid - -
7.1 Discussione
I raggruppamenti di colore identificano i singoli pazienti, mentre le righe, i singoli campioni. Per tutti i
campioni si hanno a disposizione i risultati della microscopia, coltura e della PCR real‐time con MTB‐
RIF Xpert®, in alcuni casi è disponibile anche il risultato della PCR Roche eseguita al servizio di
microbiologia Eolab.
Tutti campioni postivi alla microscopia sono identificati postivi anche col l’analisi MTB‐RIF Xpert®. Il
kit testato è stato anche in grado di rilevare la presenza del micobattere anche in un caso in cui la
microscopia aveva dato esito negativo mentre poi la coltura ha confermato la presenza. In due casi il
risultato dell’analisi è risultato invalido, l’apparecchio ha segnalato un errore 2008 che indica un
errore di pressione della siringa di aspirazione che può anche essere dovuto alla viscosità del
campione, mentre nel secondo caso si tratta di un errore di comunicazione tra il modulo e il
computer e quindi non vi è risultato, segnalato con l’errore 2127. A causa dell’insufficienza del
materiale e della limitata disponibilità dei test per la validazione non è stato possibile rianalizzare
Lavoro di diploma 2013 Cuccu Luciana Maria SSMT‐TAB3
27
questi due campioni. Come risultato negativo vi è un solo caso è si tratta di un campione risultato
negativo anche alla microscopia e nella coltura ma risultato positivo nella PCR Roche. Questo non
deve destare alcuna perplessità poiché la PCR Roche ha un limite di rilevamento più basso rispetto a
quello del kit MTB‐RIF Xpert®. Per quanto riguarda i livelli di positività con cui il risultato viene
espresso non è sempre congruente alla perfezione con la microscopia ma è abbastanza
rappresentativo nella maggiorparte dei casi.
Volendo dare un valore simile alle quantità sia ai risultati della microscopia sia a quelli ottenuti con il
kit MTB.RIF Xpert®
MTB.RIF Xpert Valore assegnato microscopia
Very low 1 Rarissimi
Low 2 Rari
Medium 3 Alcuni
High 4 Numerosi
Very High 5 numerosissimi
Ora proviamo a paragonare le quantità:
CAMPIONE MTB.RIF Xpert MICROSCOPIA Differenze
1 5 4 1
2 5 4 1
3 3 3 0
4 5 3 2
5 5 3 2
7 3 3 0
8 1 3 2
9 1 1 0
10 0 2 2
12 4 4 0
13 4 2 2
14 4 2 2
15 2 3 1
16 3 2 1
17 3 2 1
Lavoro di diploma 2013 Cuccu Luciana Maria SSMT‐TAB3
28
Calcolando la media delle differenze si hanno una differenza pari a 1. Si può quindi dire che anche i
livelli di qualità sono abbastanza rappresentativi. Le differenze che a volte sono più marcate in alcuni
campioni sono da ricondurre anche alla omogeneità del campione. con i dato ottenuti il calcolo della
specificità e della sensibilità non è rappresentativo si fa quindi riferimento a quella fornita dal kit
sopraelencata nelle tabelle del capitolo 5.7.
7.2 Conclusioni
Possiamo quindi affermare che il kit MTB‐RIF Xpert è in grado di rilevare la presenza dei micobatteri
del complesso tubercolare nei casi positivi mostrando un ottima concordanza con i risultati ottenuti
con la microscopia diretta; in questo caso del 100% nei test riusciti.
In conclusione la validazione del MTB.RIF Xpert ® è riuscita e il test può a tutti gli effetti entrare in
routine. L’obiettivo di questo lavoro di diploma è stato raggiunto.
8 RingraziamentiRingrazio l‘Ospedale Regionale di Mendrisio per avermi permesso di sviluppare questo lavoro di
diploma. Un grazie alla mia referente Dr.ssa F. Baggi per avermi dato le dritte nel campo della
microbiologia e aver curato tutta la parte specialistica, ringrazio anche il Dr. F. Keller.
Il ringraziamento più sentito va al laboratorio di Mendrisio soprattutto alla capolaboratorio Rosita
Ghidossi e alla mia referente degli allievi Ines Salina per avermi supportato in ogni modo e
ovviamente un grazie di cuore a tutti voi tab di Mendrisio che mi avete sopportato e sostenuto in
questo periodo.
Ringrazio anche tutte le persone che mi stanno vicino e nel cuore in tutti i giorni della mia vita la mia
mamma e i miei amici dagli abbracci più sinceri che anche se non capivano molto del mio lavoro mi
son stati accanto e mi hanno supportato.
Grazie anche alla scuola e al supporto ricevuto negli ultimi mesi, ma soprattutto grazie a quelle
compagne di classe che mi hanno rassicurato davanti alle mie insicurezze.
Lavoro di diploma 2013 Cuccu Luciana Maria SSMT‐TAB3
29
9 Bibliografia
1. Pasquinelli, Filippo. diagnostica e tecniche di laboratorio.
2. ticinese, lega polmonare. manuale della tubercolosi 2011.
3. Organisation, World Healt. Global Tubercolosis Report 2012.
4. manuale di sicurezza nei laboratori di ricerca. [Online] università di padova azienda ospedaliera.
http://www.bio.unipd.it/safety/man/manbio.html.
5. micobatteriologia clinica. [Online] AMCLI. http://www.mycobactoscana.it/micobatteriologia/.
6. schede operative smic.
7. EHREIT. operating instruction Biosafe cabinet.
8. Cepheid. Cd del kit MTB‐RIF Xpert‐ metodica.
Figura 1: http://medicinecookbook.blogspot.it/ .................................................................................... 5
Figura 2:incidenza TBC nel mondo anno 2011 ........................................................................................ 6
Figura3:http://www.oocities.org/gbruno_2000/mico.htm .................................................................. 11
Figura4:http://www.lung.ca/tb/images/full_archive/107_bacillus.jpg ............................................... 11
Figura 5. http://www.gruppostrola.com/index.asp?p=GS800%20LAF................................................. 16
Figura 6: sequenza del gene di resistenza alla rifampicina da manuale del kit .................................... 19
10 Abbreviazioni:OBV ospedale beate vergine di Mendrisio
SMIC servizio di microbiologia Eolab
WHO World Heath Organisation
TBC tubercolosi
MTB micobacterium tuberculosis
RIF rifampicina
TAB tecnico in analisi biomediche