Nuovo test in del e della - Sistema bibliotecario ticinese · Nuovo test di screening ... PCR...

33
Scuola SuperioreMedico Tecnica Formazione Tecnico in Analisi Biomediche Anno:20122013 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

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. 

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

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 

 

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

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 

 

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

 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.

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 

 

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)

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. 

Lavor

 

 

ro di diplomaa 2013  C

 

Cuccu Lucian

24

na Maria SSMT‐TAB33 

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 

 

Lavoro di diploma 2013  Cuccu Luciana Maria  SSMT‐TAB3 

30  

11 Allegati:1. www.cepheid.com/.../XpertMTB_Broch_R9_EU.p... 2. contenuto cd con metodica in pdf 3. risultati delle analisi in pdf