Skip to main content
Erschienen in: Der Pneumologe 1/2014

01.02.2014 | Leitthema

Fortschritte in der molekularen Epidemiologie der Tuberkulose

verfasst von: PD Dr. S. Niemann, R. Diel

Erschienen in: Zeitschrift für Pneumologie | Ausgabe 1/2014

Einloggen, um Zugang zu erhalten

Zusammenfassung

Die Genotypisierung von Erregern des Mycobacterium-tuberculosis-Komplexes (MTBK) hat sich als Standardmethode für epidemiologische Studien und für Untersuchungen der Populationsstruktur etabliert. Klassische Anwendungen umfassen die Untersuchung von Laborkontaminationen sowie die Ermittlung von frischen Übertragungen und Ausbrüchen in einer Population. Von besonderer Bedeutung ist die Analyse der Übertragbarkeit und Ausbreitung multiresistenter MTBK-Stämme. Klassische Typisierungsmethoden sind das IS6110-DNA-Fingerprinting, die Spoligotyping- und die 24-Loci-MIRU-VNTR-Analyse. Diese Methoden basieren auf der Variabilität bestimmter repetitiver Sequenzen in den Genomen von MTBK-Isolaten und sind für verschiedenste Fragestellungen in molekularepidemiologischen Studien erfolgreich eingesetzt worden. Für die Spoligotyping- und die 24-Loci-MIRU-VNTR-Typisierung stehen webbasierte Analyseverfahren zur Verfügung (MIRU-VNTRplus-Datenbank). Neuere Ansätze basieren auf einer Genomanalyse mittels „Next Generation Sequencing“ (NGS). Die genombasierte Typisierung erlaubt eine deutlich bessere Unterscheidung klinischer Isolate und könnte in Zukunft die bisherigen „klassischen“ diagnostischen und Genotypisierungsverfahren ersetzen.
Literatur
1.
Zurück zum Zitat Diel R, Bauer T, Schaberg T (2013) Tuberkulose: Fortschritte in den letzten 10 Jahren und Perspektiven für die weitere Entwicklung. Pneumol 10:39–46CrossRef Diel R, Bauer T, Schaberg T (2013) Tuberkulose: Fortschritte in den letzten 10 Jahren und Perspektiven für die weitere Entwicklung. Pneumol 10:39–46CrossRef
2.
Zurück zum Zitat Dye C, Williams BG (2010) The population dynamics and control of tuberculosis. Science 328:856–861PubMedCrossRef Dye C, Williams BG (2010) The population dynamics and control of tuberculosis. Science 328:856–861PubMedCrossRef
3.
Zurück zum Zitat Corbett EL, Watt CJ, Walker N et al (2003) The growing burden of tuberculosis: global trends and interactions with the HIV epidemic. Arch Intern Med 163:1009–1021PubMedCrossRef Corbett EL, Watt CJ, Walker N et al (2003) The growing burden of tuberculosis: global trends and interactions with the HIV epidemic. Arch Intern Med 163:1009–1021PubMedCrossRef
4.
Zurück zum Zitat Gandhi NR, Nunn P, Dheda K et al (2010) Multidrug-resistant and extensively drug-resistant tuberculosis: a threat to global control of tuberculosis. Lancet 375:1830–1843PubMedCrossRef Gandhi NR, Nunn P, Dheda K et al (2010) Multidrug-resistant and extensively drug-resistant tuberculosis: a threat to global control of tuberculosis. Lancet 375:1830–1843PubMedCrossRef
5.
Zurück zum Zitat Niemann S, Diel R (2011) Neue Entwicklungen in der molekularen Epidemiologie der Tuberkulose. Pneumol 8:17–24CrossRef Niemann S, Diel R (2011) Neue Entwicklungen in der molekularen Epidemiologie der Tuberkulose. Pneumol 8:17–24CrossRef
6.
Zurück zum Zitat Niemann S, Diel R, Khechinashvili G et al (2010) Mycobacterium tuberculosis Beijing lineage favors the spread of multidrug-resistant tuberculosis in the Republic of Georgia. J Clin Microbiol 48:3544–3550PubMedCentralPubMedCrossRef Niemann S, Diel R, Khechinashvili G et al (2010) Mycobacterium tuberculosis Beijing lineage favors the spread of multidrug-resistant tuberculosis in the Republic of Georgia. J Clin Microbiol 48:3544–3550PubMedCentralPubMedCrossRef
7.
Zurück zum Zitat Pardini M, Niemann S, Varaine F et al (2009) Characteristics of drug-resistant tuberculosis in Abkhazia (Georgia), a high-prevalence area in Eastern Europe. Tuberculosis (Edinb) 89:317–324 Pardini M, Niemann S, Varaine F et al (2009) Characteristics of drug-resistant tuberculosis in Abkhazia (Georgia), a high-prevalence area in Eastern Europe. Tuberculosis (Edinb) 89:317–324
8.
Zurück zum Zitat Schürch AC, Soolingen D van (2012) DNA fingerprinting of Mycobacterium tuberculosis: from phage typing to whole-genome sequencing. Infect Genet Evol 12:602–609PubMedCrossRef Schürch AC, Soolingen D van (2012) DNA fingerprinting of Mycobacterium tuberculosis: from phage typing to whole-genome sequencing. Infect Genet Evol 12:602–609PubMedCrossRef
9.
Zurück zum Zitat Diel R, Meywald-Walter K, Gottschalk R et al (2004) Ongoing outbreak of tuberculosis in a low-incidence community: a molecular-epidemiological evaluation. Int J Tuberc Lung Dis 8:855–861PubMed Diel R, Meywald-Walter K, Gottschalk R et al (2004) Ongoing outbreak of tuberculosis in a low-incidence community: a molecular-epidemiological evaluation. Int J Tuberc Lung Dis 8:855–861PubMed
10.
Zurück zum Zitat Roetzer A, Diel R, Kohl TA et al (2013) Whole genome sequencing versus traditional genotyping for investigation of a Mycobacterium tuberculosis outbreak: a longitudinal molecular epidemiological study. PLoS Med 10:e1001387PubMedCentralPubMedCrossRef Roetzer A, Diel R, Kohl TA et al (2013) Whole genome sequencing versus traditional genotyping for investigation of a Mycobacterium tuberculosis outbreak: a longitudinal molecular epidemiological study. PLoS Med 10:e1001387PubMedCentralPubMedCrossRef
11.
Zurück zum Zitat Roetzer A, Schuback S, Diel R et al (2011) Evaluation of Mycobacterium tuberculosis typing methods in a 4-year study in Schleswig-Holstein, Northern Germany. J Clin Microbiol 49:4173–4178PubMedCentralPubMedCrossRef Roetzer A, Schuback S, Diel R et al (2011) Evaluation of Mycobacterium tuberculosis typing methods in a 4-year study in Schleswig-Holstein, Northern Germany. J Clin Microbiol 49:4173–4178PubMedCentralPubMedCrossRef
12.
Zurück zum Zitat Barnes PF, Cave MD (2003) Molecular epidemiology of tuberculosis. N Engl J Med 349:1149–1156PubMedCrossRef Barnes PF, Cave MD (2003) Molecular epidemiology of tuberculosis. N Engl J Med 349:1149–1156PubMedCrossRef
13.
Zurück zum Zitat Golub JE, Cronin WA, Obasanjo OO et al (2001) Transmission of Mycobacterium tuberculosis through casual contact with an infectious case. Arch Intern Med 161:2254–2258PubMedCrossRef Golub JE, Cronin WA, Obasanjo OO et al (2001) Transmission of Mycobacterium tuberculosis through casual contact with an infectious case. Arch Intern Med 161:2254–2258PubMedCrossRef
14.
Zurück zum Zitat Small PM, Hopewell PC, Singh SP et al (1994) The epidemiology of tuberculosis in San Francisco. A population-based study using conventional and molecular methods. N Engl J Med 330:1703–1709PubMedCrossRef Small PM, Hopewell PC, Singh SP et al (1994) The epidemiology of tuberculosis in San Francisco. A population-based study using conventional and molecular methods. N Engl J Med 330:1703–1709PubMedCrossRef
15.
Zurück zum Zitat Small PM, Shafer RW, Hopewell PC et al (1993) Exogenous reinfection with multidrug-resistant Mycobacterium tuberculosis in patients with advanced HIV infection. N Engl J Med 328:1137–1144PubMedCrossRef Small PM, Shafer RW, Hopewell PC et al (1993) Exogenous reinfection with multidrug-resistant Mycobacterium tuberculosis in patients with advanced HIV infection. N Engl J Med 328:1137–1144PubMedCrossRef
16.
Zurück zum Zitat Diel R, Schneider S, Meywald-Walter K et al (2002) Epidemiology of tuberculosis in Hamburg, Germany: long-term population-based analysis applying classical and molecular epidemiological techniques. J Clin Microbiol 40:532–539PubMedCentralPubMedCrossRef Diel R, Schneider S, Meywald-Walter K et al (2002) Epidemiology of tuberculosis in Hamburg, Germany: long-term population-based analysis applying classical and molecular epidemiological techniques. J Clin Microbiol 40:532–539PubMedCentralPubMedCrossRef
17.
Zurück zum Zitat Heersma HF, Kremer K, Embden JD van (1998) Computer analysis of IS6110 RFLP patterns of Mycobacterium tuberculosis. Methods Mol Biol 101:395–422PubMed Heersma HF, Kremer K, Embden JD van (1998) Computer analysis of IS6110 RFLP patterns of Mycobacterium tuberculosis. Methods Mol Biol 101:395–422PubMed
18.
Zurück zum Zitat Mazurek GH, Cave MD, Eisenach KD et al (1991) Chromosomal DNA fingerprint patterns produced with IS6110 as strain-specific markers for epidemiologic study of tuberculosis. J Clin Microbiol 29:2030–2033PubMedCentralPubMed Mazurek GH, Cave MD, Eisenach KD et al (1991) Chromosomal DNA fingerprint patterns produced with IS6110 as strain-specific markers for epidemiologic study of tuberculosis. J Clin Microbiol 29:2030–2033PubMedCentralPubMed
19.
Zurück zum Zitat McAdam RA, Hermans PW, Soolingen D van et al (1990) Characterization of a Mycobacterium tuberculosis insertion sequence belonging to the IS3 family. Mol Microbiol 4:1607–1613PubMedCrossRef McAdam RA, Hermans PW, Soolingen D van et al (1990) Characterization of a Mycobacterium tuberculosis insertion sequence belonging to the IS3 family. Mol Microbiol 4:1607–1613PubMedCrossRef
20.
Zurück zum Zitat Kamerbeek J, Schouls L, Kolk A et al (1997) Simultaneous detection and strain differentiation of Mycobacterium tuberculosis for diagnosis and epidemiology. J Clin Microbiol 35:907–914PubMedCentralPubMed Kamerbeek J, Schouls L, Kolk A et al (1997) Simultaneous detection and strain differentiation of Mycobacterium tuberculosis for diagnosis and epidemiology. J Clin Microbiol 35:907–914PubMedCentralPubMed
21.
Zurück zum Zitat Prodinger WM (2007) Molecular epidemiology of tuberculosis: toy or tool? A review of the literature and examples from Central Europe. Wien Klin Wochenschr 119:80–89PubMedCrossRef Prodinger WM (2007) Molecular epidemiology of tuberculosis: toy or tool? A review of the literature and examples from Central Europe. Wien Klin Wochenschr 119:80–89PubMedCrossRef
22.
Zurück zum Zitat Supply P, Allix C, Lesjean S et al (2006) Proposal for standardization of optimized mycobacterial interspersed repetitive unit-variable-number tandem repeat typing of Mycobacterium tuberculosis. J Clin Microbiol 44:4498–4510PubMedCentralPubMedCrossRef Supply P, Allix C, Lesjean S et al (2006) Proposal for standardization of optimized mycobacterial interspersed repetitive unit-variable-number tandem repeat typing of Mycobacterium tuberculosis. J Clin Microbiol 44:4498–4510PubMedCentralPubMedCrossRef
23.
Zurück zum Zitat Oelemann MC, Diel R, Vatin V et al (2007) Assessment of an optimized mycobacterial interspersed repetitive- unit-variable-number tandem-repeat typing system combined with spoligotyping for population-based molecular epidemiology studies of tuberculosis. J Clin Microbiol 45:691–697PubMedCentralPubMedCrossRef Oelemann MC, Diel R, Vatin V et al (2007) Assessment of an optimized mycobacterial interspersed repetitive- unit-variable-number tandem-repeat typing system combined with spoligotyping for population-based molecular epidemiology studies of tuberculosis. J Clin Microbiol 45:691–697PubMedCentralPubMedCrossRef
24.
Zurück zum Zitat Hershberg R, Lipatov M, Small PM et al (2008) High functional diversity in Mycobacterium tuberculosis driven by genetic drift and human demography. PLoS Biol 6:e311PubMedCentralPubMedCrossRef Hershberg R, Lipatov M, Small PM et al (2008) High functional diversity in Mycobacterium tuberculosis driven by genetic drift and human demography. PLoS Biol 6:e311PubMedCentralPubMedCrossRef
25.
Zurück zum Zitat Sreevatsan S, Pan X, Stockbauer KE et al (1997) Restricted structural gene polymorphism in the Mycobacterium tuberculosis complex indicates evolutionarily recent global dissemination. Proc Natl Acad Sci U S A 94:9869–9874PubMedCentralPubMedCrossRef Sreevatsan S, Pan X, Stockbauer KE et al (1997) Restricted structural gene polymorphism in the Mycobacterium tuberculosis complex indicates evolutionarily recent global dissemination. Proc Natl Acad Sci U S A 94:9869–9874PubMedCentralPubMedCrossRef
26.
Zurück zum Zitat Weniger T, Krawczyk J, Supply P et al (2010) MIRU-VNTRplus: a web tool for polyphasic genotyping of Mycobacterium tuberculosis complex bacteria. Nucleic Acids Res 38:W326–W331PubMedCentralPubMedCrossRef Weniger T, Krawczyk J, Supply P et al (2010) MIRU-VNTRplus: a web tool for polyphasic genotyping of Mycobacterium tuberculosis complex bacteria. Nucleic Acids Res 38:W326–W331PubMedCentralPubMedCrossRef
27.
Zurück zum Zitat Weniger T, Krawczyk J, Supply P et al (2012) Online tools for polyphasic analysis of Mycobacterium tuberculosis complex genotyping data: now and next. Infect Genet Evol 12:748–754PubMedCrossRef Weniger T, Krawczyk J, Supply P et al (2012) Online tools for polyphasic analysis of Mycobacterium tuberculosis complex genotyping data: now and next. Infect Genet Evol 12:748–754PubMedCrossRef
28.
Zurück zum Zitat Allix-Béguec C, Fauville-Dufaux M, Supply P (2008) Three-year population-based evaluation of standardized mycobacterial interspersed repetitive-unit-variable-number tandem-repeat typing of Mycobacterium tuberculosis. J Clin Microbiol 46:1398–1406PubMedCentralPubMedCrossRef Allix-Béguec C, Fauville-Dufaux M, Supply P (2008) Three-year population-based evaluation of standardized mycobacterial interspersed repetitive-unit-variable-number tandem-repeat typing of Mycobacterium tuberculosis. J Clin Microbiol 46:1398–1406PubMedCentralPubMedCrossRef
29.
Zurück zum Zitat Allix-Béguec C, Harmsen D, Weniger T et al (2008) Evaluation and strategy for use of MIRU-VNTRplus, a multifunctional database for online analysis of genotyping data and phylogenetic identification of Mycobacterium tuberculosis complex isolates. J Clin Microbiol 46:2692–2699PubMedCentralPubMedCrossRef Allix-Béguec C, Harmsen D, Weniger T et al (2008) Evaluation and strategy for use of MIRU-VNTRplus, a multifunctional database for online analysis of genotyping data and phylogenetic identification of Mycobacterium tuberculosis complex isolates. J Clin Microbiol 46:2692–2699PubMedCentralPubMedCrossRef
30.
Zurück zum Zitat Wirth T, Hildebrand F, Allix-Béguec C et al (2008) Origin, spread and demography of the Mycobacterium tuberculosis complex. PLoS Pathog 4:e1000160PubMedCentralPubMedCrossRef Wirth T, Hildebrand F, Allix-Béguec C et al (2008) Origin, spread and demography of the Mycobacterium tuberculosis complex. PLoS Pathog 4:e1000160PubMedCentralPubMedCrossRef
31.
Zurück zum Zitat Walker TM, Ip CL, Harrell RH et al (2013) Whole-genome sequencing to delineate Mycobacterium tuberculosis outbreaks: a retrospective observational study. Lancet Infect Dis 13:137–146PubMedCentralPubMedCrossRef Walker TM, Ip CL, Harrell RH et al (2013) Whole-genome sequencing to delineate Mycobacterium tuberculosis outbreaks: a retrospective observational study. Lancet Infect Dis 13:137–146PubMedCentralPubMedCrossRef
32.
Zurück zum Zitat Köser CU, Bryant JM, Becq J et al (2013) Whole-genome sequencing for rapid susceptibility testing of M. tuberculosis. N Engl J Med 369:290–292PubMedCrossRef Köser CU, Bryant JM, Becq J et al (2013) Whole-genome sequencing for rapid susceptibility testing of M. tuberculosis. N Engl J Med 369:290–292PubMedCrossRef
33.
Zurück zum Zitat Köser CU, Ellington MJ, Cartwright EJP et al (2012) Routine use of microbial whole genome sequencing in diagnostic and public health microbiology. PLoS Pathog 8:e1002824PubMedCentralPubMedCrossRef Köser CU, Ellington MJ, Cartwright EJP et al (2012) Routine use of microbial whole genome sequencing in diagnostic and public health microbiology. PLoS Pathog 8:e1002824PubMedCentralPubMedCrossRef
34.
Zurück zum Zitat Walker TM, Monk P, Smith EG, Peto TEA (2013) Contact investigations for outbreaks of Mycobacterium tuberculosis: advances through whole genome sequencing. Clin Microbiol Infect 19:796–802PubMedCrossRef Walker TM, Monk P, Smith EG, Peto TEA (2013) Contact investigations for outbreaks of Mycobacterium tuberculosis: advances through whole genome sequencing. Clin Microbiol Infect 19:796–802PubMedCrossRef
35.
Zurück zum Zitat Niemann S, Köser CU, Gagneux S et al (2009) Genomic diversity among drug sensitive and multidrug resistant isolates of Mycobacterium tuberculosis with identical DNA fingerprints. PLoS One 4:e7407PubMedCentralPubMedCrossRef Niemann S, Köser CU, Gagneux S et al (2009) Genomic diversity among drug sensitive and multidrug resistant isolates of Mycobacterium tuberculosis with identical DNA fingerprints. PLoS One 4:e7407PubMedCentralPubMedCrossRef
Metadaten
Titel
Fortschritte in der molekularen Epidemiologie der Tuberkulose
verfasst von
PD Dr. S. Niemann
R. Diel
Publikationsdatum
01.02.2014
Verlag
Springer Berlin Heidelberg
Erschienen in
Zeitschrift für Pneumologie / Ausgabe 1/2014
Print ISSN: 2731-7404
Elektronische ISSN: 2731-7412
DOI
https://doi.org/10.1007/s10405-013-0694-3

Weitere Artikel der Ausgabe 1/2014

Der Pneumologe 1/2014 Zur Ausgabe

CME Zertifizierte Fortbildung

Mukoviszidose (Zystische Fibrose)

Leitlinien kompakt für die Innere Medizin

Mit medbee Pocketcards sicher entscheiden.

Seit 2022 gehört die medbee GmbH zum Springer Medizin Verlag

Update Innere Medizin

Bestellen Sie unseren Fach-Newsletter und bleiben Sie gut informiert.