Detection of multi-drug resistant tuberculosis (MDR TB) using microscopic observation drug susceptibility (MODS) assay in Lagos State, southwest Nigeria

Abstract

Background: Nigeria has the second highest case of multi-drug resistant tuberculosis (MDR TB) in Africa, estimated at 29,000 in 2015. The laboratory diagnosis of MDR TB in Nigeria is currently done using GeneXpert assay that generates results in less than two hours but can detect resistance to only rifampicin and has hightechnology requirements. The objective of this study is to detect MDR TB using Microscopic Observation Drug Susceptibility (MODS) assay in Lagos State, Nigeria.

Methodology: A total of 80 patients who were positive for TB by GeneXpert in three Directly Observed Treatment Short-course (DOTS) centres in Lagos were studied. Spot sputum samples were collected from each patient andtransported on ice-packs to Lagos University Teaching Hospital (LUTH) DOTS laboratory for decontamination. Culture and drug sensitivity test (DST) were performed on the pellets obtained by MODS assay in 24-well plates and examined with an inverted light microscope within 6 to 21 days of incubation at 35oC.

Results: Of the 80 patients, males were 43 (53.8%) while females were 37 (46.2%), with mean age of 36.2±11.6years. Seventy-six (95.0%) of the patients had cough at presentation, 60 (75.0%) had not commenced anti-TB treatment, 15 (18.8%) were previously treated (PT) TB cases, and 14 (17.5%) were HIV positive. MODS assay detected Mycobacterium tuberculosis (MTB) in 52 (65.0%) patients across all the age groups but association between age groups and MTB detection by MODS assay was not significant (p=0.447). MODS assay detected MTB in 50 (83.3%) of 60 patients who had not commenced anti-TB drugs compared to 2 (10.0%) of 20 who had commenced anti-TB drugs at the time of sample collection (p<0.0001). Nine (60.0%) of 15 PT TB cases had MTB detected compared to 43 (66.2%) of 65 new cases of TB (p=0.7657). Nine of the 14 (64.3%) HIV positive patients were co-infected with MTB detected by MODS assay compared to 43 (65.2%) of 66 HIV negative patients (p=1.000). MDR TB was detected by MODS assay in 2 (2.5%) of the 80 patients (aged 30 and 38 years) who were previously identified as rifampicin resistant by GeneXpert assay (p=0.0003). The 2 MDR-TB cases were seen in the 15 PT (13.3%) cases, and in 1 of the 14 HIV (7.1%) positive patients.

Conclusion: MODS assay detected MDR-TB among PT TB patients in Lagos, Nigeria at the rate of 2.5%. Hence, MODS assay is an effective, low-tech, liquid culture technique to accurately detect TB and MDR-TB simultaneously.

French title: Détection de la tuberculose multirésistante (TB-MDR) à l'aide d'un test d'observation microscopique de sensibilité aux médicaments (MODS) dans l'État de Lagos, au sud-ouest du Nigeria

Contexte: Le Nigéria compte le deuxième cas le plus élevé de tuberculose multirésistante (TB-MDR) en Afrique, estimé à 29 000 en 2015. Le diagnostic en laboratoire de la TB-MDR au Nigeria est actuellement effectué à l'aide du test GeneXpert qui génère des résultats en moins de deux heures, mais peut détecter la résistance à la seule rifampicine et a des exigences de haute technologie. L'objectif de cette étude est de détecter la tuberculose multirésistante à l'aide du test d'observation microscopique de la sensibilité aux médicaments (MODS) dans l'État de Lagos, au Nigeria.

Méthodologie: Un total de 80 patients positifs pour la tuberculose par GeneXpert dans trois centres de traitement de courte durée sous surveillance directe (DOTS) à Lagos ont été étudiés. Des échantillons ponctuels d'expectorations ont été prélevés sur chaque patient et transportés sur des sacs de glace au laboratoire DOTS de l'hôpital universitaire de Lagos (LUTH) pour décontamination. La culture et le test de sensibilité aux médicaments (DST) ont été effectués sur les culots obtenus par dosage MODS dans des plaques à 24 puits et examinés au microscope optique inversé dans les 6 à 21 jours d'incubation à 35oC.

Résultats: Sur les 80 patients, les hommes étaient au nombre de 43 (53,8%) tandis que les femmes étaient au nombre de 37 (46,2 %), avec un âge moyen de 36,2±11,6 ans. Soixante-seize (95,0%) des patients avaient toussé au moment de la présentation, 60 (75,0%) n'avaient pas commencé de traitement antituberculeux, 15 (18,8%) étaient des cas de tuberculose précédemment traités (PT) et 14 (17,5%) étaient infectés par le VIH. positif. Le test MODS a détecté Mycobacterium tuberculosis (MTB) chez 52 (65,0%) patients dans tous les groupes d'âge, mais l'association entre les groupes d'âge et la détection de MTB par le test MODS n'était pas significative (p=0,447). Le test MODS a détecté MTB chez 50 (83,3%) des 60 patients qui n'avaient pas commencé les médicaments antituberculeux par rapport à 2 (10,0%) des 20 qui avaient commencé les médicaments antituberculeux au moment du prélèvement de l'échantillon (p<0,0001). Neuf (60,0%) des 15 cas de TB PT avaient une MTB détectée contre 43 (66,2%) des 65 nouveaux cas de TB (p=0,7657). Neuf des 14 (64,3%) patients séropositifs pour le VIH étaient co-infectés par le MTB détecté par le test MODS, contre 43 (65,2%) des 66 patients séronégatifs pour le VIH (p=1 000). La tuberculose multirésistante a été détectée par le test MODS chez 2 (2,5%) des 80 patients (âgés de 30 et 38 ans) précédemment identifiés comme résistants à la rifampicine par le test GeneXpert (p=0,0003). Les 2 cas de TB-MR ont été observés chez les 15 cas PT (13,3%) et chez 1 des 14 patients séropositifs (7,1%).

Conclusion: Le test MODS a détecté la TB-MR chez les patients PT TB à Lagos, au Nigeria, à un taux de 2,5 %. Par conséquent, le test MODS est une technique de culture liquide efficace et de faible technologie pour détecter simultanément avec précision la tuberculose et la tuberculose multirésistante.