Published July 7, 2017 | Version v1
Publication Open

Comparison of a new multiplex real-time PCR with the Kato Katz thick smear and copro-antigen ELISA for the detection and differentiation of Taenia spp. in human stools

Creators

  • 1. University of Melbourne
  • 2. Thai Nguyen University
  • 3. Instituut voor Tropische Geneeskunde
  • 4. Ghent University
  • 5. Pham Ngoc Thach University of Medicine
  • 6. Barwon Health
  • 7. Geelong Hospital

Description

Background Taenia solium, the cause of neurocysticercosis (NCC), has significant socioeconomic impacts on communities in developing countries. This disease, along with taeniasis is estimated to infect 2.5 to 5 million people globally. Control of T. solium NCC necessitates accurate diagnosis and treatment of T. solium taeniasis carriers. In areas where all three species of Taenia tapeworms (T. solium, Taenia saginata and Taenia asiatica) occur sympatrically, conventional microscope- and copro-antigen based diagnostic methods are unable to distinguish between these three Taenia species. Molecular diagnostic tools have been developed to overcome this limitation; however, conventional PCR-based techniques remain unsuitable for large-scale deployment in community-based surveys. Moreover, a real-time PCR (qPCR) for the discrimination of all three species of Taenia in human stool does not exist. This study describes the development and validation of a new triplex Taq-Man probe-based qPCR for the detection and discrimination of all three Taenia human tapeworms in human stools collected from communities in the Central Highlands of Vietnam. The diagnostic characteristics of the test are compared with conventional Kato Katz (KK) thick smear and copro-antigen ELISA (cAgELISA) method utilizing fecal samples from a community based cross-sectional study. Using this new multiplex real-time PCR we provide an estimate of the true prevalence of taeniasis in the source population for the community based cross-sectional study. Methodology/Principal findings Primers and TaqMan probes for the specific amplification of T. solium, T. saginata and T. asiatica were designed and successfully optimized to target the internal transcribed spacer I (ITS-1) gene of T. solium and the cytochrome oxidase subunit I (COX-1) gene of T. saginata and T. asiatica. The newly designed triplex qPCR (T3qPCR) was compared to KK and cAgELISA for the detection of Taenia eggs in stool samples collected from 342 individuals in Dak Lak province, Central Highlands of Vietnam. The overall apparent prevalence of taeniasis in Dak Lak province was 6.72% (95% confidence interval (CI) [3.94–9.50]) in which T. solium accounted for 1.17% (95% CI [0.37–3.17]), according to the T3qPCR. There was sympatric presence of T. solium, T. saginata and T. asiatica. The T3qPCR proved superior to KK and cAgELISA for the detection and differentiation of Taenia species in human feces. Diagnostic sensitivities of 0.94 (95% credible interval (CrI) [0.88–0.98]), 0.82 (95% CrI [0.58–0.95]) and 0.52 (95% CrI [0.07–0.94]), and diagnostic specificities of 0.98 (95% CrI [0.94–1.00]), 0.91 (95% CrI [0.85–0.96]) and 0.99 (95% CrI [0.96–1.00]) were estimated for the diagnosis of taeniasis for the T3qPCR, cAgELISA and KK thick smear in this study, respectively. Conclusions T3qPCR is not only superior to the KK thick smear and cAgELISA in terms of diagnostic sensitivity and specificity, but it also has the advantage of discriminating between species of Taenia eggs in stools. Application of this newly developed T3qPCR has identified the existence of all three human Taenia tapeworms in Dak Lak province and proves for the first time, the existence of T. asiatica in the Central Highlands and the south of Vietnam.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

خلفية الشريطية المنفردة، سبب داء الكيسات العصبية المذنبة (NCC)، له آثار اجتماعية واقتصادية كبيرة على المجتمعات في البلدان النامية. ويقدر أن هذا المرض، إلى جانب داء الشريطيات، يصيب 2.5 إلى 5 ملايين شخص على مستوى العالم. تتطلب السيطرة على T. solium NCC تشخيصًا وعلاجًا دقيقين لحاملات T. solium taeniasis. في المناطق التي تحدث فيها جميع الأنواع الثلاثة من الديدان الشريطية الشريطية (T. solium و Taenia saginata و Taenia asiatica) بشكل متعاطف، فإن طرق التشخيص التقليدية القائمة على المجهر والمستضد المشترك غير قادرة على التمييز بين هذه الأنواع الثلاثة من الديدان الشريطية. تم تطوير أدوات التشخيص الجزيئي للتغلب على هذا القيد ؛ ومع ذلك، لا تزال التقنيات التقليدية القائمة على تفاعل البوليميراز المتسلسل غير مناسبة للنشر على نطاق واسع في المسوحات المجتمعية. علاوة على ذلك، لا يوجد تفاعل البوليميراز المتسلسل في الوقت الحقيقي (qPCR) لتمييز جميع الأنواع الثلاثة من الشريطية في البراز البشري. تصف هذه الدراسة تطوير والتحقق من صحة QPCR ثلاثي جديد قائم على مسبار Taq - Man للكشف عن جميع الديدان الشريطية البشرية الثلاث وتمييزها في البراز البشري الذي تم جمعه من المجتمعات في المرتفعات الوسطى في فيتنام. تتم مقارنة الخصائص التشخيصية للاختبار مع اللطاخة السميكة التقليدية لكاتو كاتز (KK) وطريقة المستضد المشترك ELISA (cAgELISA) باستخدام عينات البراز من دراسة مستعرضة مجتمعية. باستخدام تفاعل البوليميراز المتسلسل المتعدد الجديد في الوقت الفعلي، نقدم تقديرًا للانتشار الحقيقي لداء الشريطيات في مجتمع المصدر للدراسة المستعرضة المجتمعية. المنهجية/النتائج الرئيسية تم تصميم المسابير التمهيدية و TaqMan للتضخيم المحدد لـ T. solium و T. saginata و T. asiatica وتم تحسينها بنجاح لاستهداف الفاصل الداخلي I (ITS -1) جين T. solium و السيتوكروم أوكسيديز الوحدة الفرعية I (COX -1) جين T. saginata و T. asiatica. تمت مقارنة QPCR الثلاثي المصمم حديثًا (T3qPCR) بـ KK و cAgELISA للكشف عن بيض الشريطية في عينات البراز التي تم جمعها من 342 فردًا في مقاطعة داك لاك، المرتفعات الوسطى في فيتنام. كان الانتشار العام الواضح لداء الشريطية في مقاطعة داك لاك 6.72 ٪ (95 ٪ فاصل الثقة (CI) [3.94-9.50]) حيث شكل T. solium 1.17 ٪ (95 ٪ CI [0.37-3.17])، وفقًا لـ T3qPCR. كان هناك وجود ودي لـ T. solium و T. saginata و T. asiatica. أثبت T3qPCR أنه متفوق على KK و cAgELISA للكشف عن أنواع الشريطية وتمييزها في البراز البشري. تم تقدير الحساسيات التشخيصية لـ 0.94 (95 ٪ فاصل موثوق به (CrI) [0.88-0.98])، 0.82 (95 ٪ CrI [0.58-0.95]) و 0.52 (95 ٪ CrI [0.07-0.94])، والخصائص التشخيصية لـ 0.98 (95 ٪ CrI [0.94-1.00])، 0.91 (95 ٪ CrI [0.85-0.96]) و 0.99 (95 ٪ CrI [0.96-1.00]) لتشخيص داء الشرائط لـ T3qPCR، cAgELISA و KK مسحة سميكة في هذه الدراسة، على التوالي. الاستنتاجات T3qPCR ليس فقط متفوقة على اللطاخة السميكة KK و cAgELISA من حيث الحساسية التشخيصية والخصوصية، ولكن لديها أيضا ميزة التمييز بين أنواع بيض الشريطية في البراز. حدد تطبيق T3qPCR المطور حديثًا وجود جميع الديدان الشريطية البشرية الثلاثة في مقاطعة داك لاك ويثبت لأول مرة وجود T. asiatica في المرتفعات الوسطى وجنوب فيتنام.

Translated Description (French)

Contexte Taenia solium, la cause de la neurocysticercose (NCC), a des impacts socio-économiques importants sur les communautés des pays en développement. On estime que cette maladie, ainsi que la taéniase, infectent 2,5 à 5 millions de personnes dans le monde. Le contrôle de T. solium NCC nécessite un diagnostic et un traitement précis des porteurs de T. solium taeniasis. Dans les zones où les trois espèces de ténias Taenia (T. solium, Taenia saginata et Taenia asiatica) sont sympatriques, les méthodes de diagnostic conventionnelles basées sur le microscope et le coproantigène sont incapables de distinguer ces trois espèces de Taenia. Des outils de diagnostic moléculaire ont été développés pour surmonter cette limitation ; cependant, les techniques conventionnelles basées sur la PCR restent inadaptées au déploiement à grande échelle dans les enquêtes communautaires. De plus, il n'existe pas de PCR en temps réel (qPCR) pour la discrimination des trois espèces de Taenia dans les selles humaines. Cette étude décrit le développement et la validation d'une nouvelle qPCR triplex à base de sondes Taq-Man pour la détection et la discrimination des trois ténias humains Taenia dans les selles humaines collectées dans les communautés des hauts plateaux du centre du Vietnam. Les caractéristiques diagnostiques du test sont comparées au frottis épais conventionnel de Kato Katz (KK) et à la méthode ELISA de coproantigène (cAgELISA) en utilisant des échantillons de matières fécales provenant d'une étude transversale communautaire. À l'aide de cette nouvelle PCR multiplexe en temps réel, nous fournissons une estimation de la prévalence réelle de la taéniase dans la population source pour l'étude transversale communautaire. Méthodologie/Principaux résultats Des amorces et des sondes TaqMan pour l'amplification spécifique de T. solium, T. saginata et T. asiatica ont été conçues et optimisées avec succès pour cibler le gène espaceur interne transcrit I (ITS-1) de T. solium et le gène de la sous-unité I de la cytochrome oxydase (COX-1) de T. saginata et T. asiatica. Le nouveau triplex qPCR (T3qPCR) a été comparé à KK et cAgELISA pour la détection d'œufs Taenia dans des échantillons de selles prélevés sur 342 individus dans la province de Dak Lak, dans les hauts plateaux du centre du Vietnam. La prévalence apparente globale de la taéniase dans la province de Dak Lak était de 6,72 % (intervalle de confiance (IC) à 95 % [3,94-9,50]) dans laquelle T. solium représentait 1,17 % (IC à 95 % [0,37-3,17]), selon le T3qPCR. Il y avait une présence sympatrique de T. solium, T. saginata et T. asiatica. Le T3qPCR s'est avéré supérieur à KK et cAgELISA pour la détection et la différenciation des espèces Taenia dans les fèces humaines. Les sensibilités diagnostiques de 0,94 (intervalle de crédibilité à 95 % [0,88-0,98]), 0,82 (ICR à 95 % [0,58-0,95]) et 0,52 (ICR à 95 % [0,07-0,94]), et les spécificités diagnostiques de 0,98 (ICR à 95 % [0,94-1,00]), 0,91 (ICR à 95 % [0,85-0,96]) et 0,99 (ICR à 95 % [0,96-1,00]) ont été estimées pour le diagnostic de la taéniase pour le frottis épais T3qPCR, cAgELISA et KK dans cette étude, respectivement. Conclusions Le T3qPCR est non seulement supérieur au frottis épais KK et au cAgELISA en termes de sensibilité et de spécificité diagnostiques, mais il présente également l'avantage de discriminer les espèces d'œufs de Taenia dans les selles. L'application de ce T3qPCR nouvellement développé a identifié l'existence des trois ténias humains Taenia dans la province de Dak Lak et prouve pour la première fois l'existence de T. asiatica dans les hauts plateaux du centre et le sud du Vietnam.

Translated Description (Spanish)

Antecedentes La taenia solium, la causa de la neurocisticercosis (NCC), tiene impactos socioeconómicos significativos en las comunidades de los países en desarrollo. Se estima que esta enfermedad, junto con la teniasis, infecta de 2,5 a 5 millones de personas en todo el mundo. El control del NCC de T. solium requiere un diagnóstico y tratamiento precisos de los portadores de teniasis de T. solium. En áreas donde las tres especies de tenias de Taenia (T. solium, Taenia saginata y Taenia asiatica) ocurren simpátricamente, los métodos de diagnóstico convencionales basados en microscopios y coproantígenos no pueden distinguir entre estas tres especies de Taenia. Se han desarrollado herramientas de diagnóstico molecular para superar esta limitación; sin embargo, las técnicas convencionales basadas en PCR siguen siendo inadecuadas para el despliegue a gran escala en encuestas comunitarias. Además, no existe una PCR en tiempo real (qPCR) para la discriminación de las tres especies de Taenia en las heces humanas. Este estudio describe el desarrollo y la validación de una nueva qPCR triplex basada en la sonda Taq-Man para la detección y discriminación de las tres tenias humanas Taenia en heces humanas recolectadas de comunidades en las Tierras Altas Centrales de Vietnam. Las características de diagnóstico de la prueba se comparan con el método convencional de ELISA de frotis grueso y coproantígeno de Kato Katz (KK) (cAgELISA) utilizando muestras fecales de un estudio transversal basado en la comunidad. Utilizando esta nueva PCR multiplex en tiempo real, proporcionamos una estimación de la verdadera prevalencia de teniasis en la población fuente para el estudio transversal basado en la comunidad. Metodología/Principales hallazgos Los cebadores y las sondas TaqMan para la amplificación específica de T. solium, T. saginata y T. asiatica se diseñaron y optimizaron con éxito para dirigirse al gen del espaciador I transcrito interno (ITS-1) de T. solium y al gen de la subunidad I de citocromo oxidasa (COX-1) de T. saginata y T. asiatica. La qPCR triplex de nuevo diseño (T3qPCR) se comparó con KK y cAgELISA para la detección de huevos de Taenia en muestras de heces recolectadas de 342 individuos en la provincia de Dak Lak, Tierras Altas Centrales de Vietnam. La prevalencia aparente general de teniasis en la provincia de Dak Lak fue del 6,72% (intervalo de confianza (IC) del 95% [3,94-9,50]) en la que T. solium representó el 1,17% (IC del 95% [0,37-3,17]), según el T3qPCR. Hubo presencia simpátrica de T. solium, T. saginata y T. asiatica. El T3qPCR demostró ser superior a KK y cAgELISA para la detección y diferenciación de especies de Taenia en heces humanas. Se estimaron sensibilidades diagnósticas de 0.94 (95% intervalo creíble (CrI) [0.88-0.98]), 0.82 (95% CrI [0.58-0.95]) y 0.52 (95% CrI [0.07-0.94]), y especificidades diagnósticas de 0.98 (95% CrI [0.94-1.00]), 0.91 (95% CrI [0.85-0.96]) y 0.99 (95% CrI [0.96-1.00]) para el diagnóstico de teniasis para el frotis grueso T3qPCR, cAgELISA y KK en este estudio, respectivamente. Conclusiones T3qPCR no solo es superior al frotis grueso KK y cAgELISA en términos de sensibilidad y especificidad diagnóstica, sino que también tiene la ventaja de discriminar entre especies de huevos de Taenia en heces. La aplicación de este T3qPCR recientemente desarrollado ha identificado la existencia de las tres tenias humanas de Taenia en la provincia de Dak Lak y demuestra por primera vez la existencia de T. asiatica en las tierras altas centrales y el sur de Vietnam.

Files

journal.pntd.0005743&type=printable.pdf

Files (3.0 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:8f8ed066ceadcd99271acb431a688c60
3.0 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
مقارنة بين تفاعل البوليميراز المتسلسل متعدد الإرسال الجديد في الوقت الحقيقي مع مسحة كاتو كاتز السميكة ومستضد الكوبرو ELISA للكشف عن الشريطية وتمييزها في البراز البشري
Translated title (French)
Comparaison d'une nouvelle PCR multiplexe en temps réel avec le frottis épais Kato Katz et le coproantigène ELISA pour la détection et la différenciation de Taenia spp. dans les selles humaines
Translated title (Spanish)
Comparación de una nueva PCR multiplex en tiempo real con el ELISA de frotis grueso y coproantígeno de Kato Katz para la detección y diferenciación de Taenia spp. en heces humanas

Identifiers

Other
https://openalex.org/W2732802226
DOI
10.1371/journal.pntd.0005743

Is supplement to
https://openalex.org/W4281622888 (Other)
https://openalex.org/W2972051647 (Other)
https://openalex.org/W2905221184 (Other)
https://openalex.org/W2806490255 (Other)
https://openalex.org/W2766135456 (Other)
https://openalex.org/W2607841754 (Other)
https://openalex.org/W2162719108 (Other)
https://openalex.org/W1974612582 (Other)
https://openalex.org/W1970075123 (Other)
https://openalex.org/W174791423 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Vietnam

References

  • https://openalex.org/W1561881988
  • https://openalex.org/W1715272460
  • https://openalex.org/W1972718236
  • https://openalex.org/W1978306748
  • https://openalex.org/W1982551546
  • https://openalex.org/W1985259428
  • https://openalex.org/W1987693070
  • https://openalex.org/W1997534896
  • https://openalex.org/W1997719925
  • https://openalex.org/W2000572708
  • https://openalex.org/W2001683184
  • https://openalex.org/W2004712847
  • https://openalex.org/W2019796473
  • https://openalex.org/W2029865536
  • https://openalex.org/W2030784814
  • https://openalex.org/W2055520508
  • https://openalex.org/W2061845790
  • https://openalex.org/W2070612147
  • https://openalex.org/W2075895333
  • https://openalex.org/W2077756868
  • https://openalex.org/W2095942216
  • https://openalex.org/W2099961481
  • https://openalex.org/W2105614110
  • https://openalex.org/W2110227827
  • https://openalex.org/W2112003908
  • https://openalex.org/W2122067430
  • https://openalex.org/W2125211815
  • https://openalex.org/W2127408642
  • https://openalex.org/W2136653970
  • https://openalex.org/W2137468617
  • https://openalex.org/W2138851447
  • https://openalex.org/W2141959126
  • https://openalex.org/W2143832234
  • https://openalex.org/W2152299537
  • https://openalex.org/W2164514749
  • https://openalex.org/W2166833074
  • https://openalex.org/W2189205693
  • https://openalex.org/W2259655214
  • https://openalex.org/W2260413440
  • https://openalex.org/W2282285824
  • https://openalex.org/W2288569790
  • https://openalex.org/W2344421328
  • https://openalex.org/W2507578419
  • https://openalex.org/W2601468679
  • https://openalex.org/W2794465147
  • https://openalex.org/W800319411
  • https://openalex.org/W88849486