Published July 27, 2023 | Version v1
Publication Open

Using whole blood cultures in interferon gamma release assays to detect Mycobacterium tuberculosis complex infection in Asian elephants (Elephas maximus)

Creators

  • 1. Chulalongkorn University
  • 2. National Science and Technology Development Agency
  • 3. National Center for Genetic Engineering and Biotechnology
  • 4. Zoological Park Organization
  • 5. Kasetsart University

Description

Elephants are susceptible to Mycobacterium tuberculosis (M. tb) complex (MTBC) infections. Diagnosis of tuberculosis (TB) in elephants is difficult, and most approaches used for human TB diagnosis are not applicable. An interferon gamma release assay (IGRA) to diagnose TB in Asian elephants ( Elephas maximus ) using peripheral blood mononuclear cells (PBMCs) has been previously developed. Although the assay is shown to be valid in determining MTBC infection status, the laborious PBMC isolation process makes it difficult to use. In this study, we simplified the method by using whole blood cultures (WC) as the starting material. Using PBMC cultures for IGRA, the MTBC infection status of 15 elephants was first confirmed. Among these animals, one has been previously confirmed for M. tb infection by both TB culture and PCR and the other was confirmed for MTBC infection in this study by droplet digital PCR (ddPCR) method. WC for IGRA consisted of an unstimulated sample, a mitogen stimulated sample, and sample stimulated with recombinant M. tb antigens, ESAT6 and CFP10. Using WC for IGRA in the 15 enrolled elephants, the results showed that 7 out of 15 samples yielded MTBC infection positive status that were completely concordant with those from the results using PBMCs. To test this method, WC for IGRA were applied in another elephant cohort of 9 elephants. The results from this cohort revealed a perfect match between the results from PBMC and WC. Responses to ESAT6 or CFP10 by PBMC and WC were not completely concordant, arguing for the use of at least two M. tb antigens for stimulation. Given the ease of sample handling, smaller blood sample volumes and equivalent efficacy relative to the PBMC approach, using WC for IGRA provides a novel, rapid, and user-friendly TB diagnostic method for determining the MTBC infection in elephants.

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

Translated Description (Arabic)

الفيلة عرضة للإصابة بعدوى المتفطرة السلية (M. TB) المعقدة (MTBC). من الصعب تشخيص مرض السل (TB) في الفيلة، ومعظم الأساليب المستخدمة لتشخيص السل البشري غير قابلة للتطبيق. تم تطوير اختبار إطلاق أشعة جاما للإنترفيرون (IGRA) لتشخيص السل في الأفيال الآسيوية ( Elephas maximus ) باستخدام خلايا الدم الطرفية أحادية النواة (PBMCs) سابقًا. على الرغم من أن الفحص يظهر أنه صالح في تحديد حالة عدوى MTBC، إلا أن عملية عزل PBMC الشاقة تجعل من الصعب استخدامها. في هذه الدراسة، قمنا بتبسيط الطريقة باستخدام مزارع الدم الكامل (WC) كمواد أولية. باستخدام مزارع PBMC لـ IGRA، تم تأكيد حالة عدوى MTBC لـ 15 فيلًا لأول مرة. من بين هذه الحيوانات، تم تأكيد إصابة أحدها مسبقًا بعدوى السل بواسطة كل من مزرعة السل و تفاعل البوليميراز المتسلسل (PCR) وتم تأكيد إصابة الآخر بعدوى كريات الدم البيضاء في هذه الدراسة باستخدام طريقة تفاعل البوليميراز المتسلسل الرقمي (ddPCR). تألف WC لـ IGRA من عينة غير محفزة، وعينة محفزة بالميتوجين، وعينة محفزة بمستضدات M. TB المؤتلفة، و ESAT6 و CFP10. باستخدام WC لـ IGRA في الأفيال الخمسة عشر المسجلة، أظهرت النتائج أن 7 من أصل 15 عينة أسفرت عن حالة إيجابية لعدوى MTBC كانت متطابقة تمامًا مع تلك الموجودة في النتائج التي تستخدم PBMCs. لاختبار هذه الطريقة، تم تطبيق WC لـ IGRA في مجموعة أخرى من الأفيال مكونة من 9 أفيال. كشفت نتائج هذه المجموعة عن تطابق مثالي بين نتائج PBMC و WC. لم تكن الاستجابات لـ ESAT6 أو CFP10 من قبل PBMC و WC متوافقة تمامًا، داعية إلى استخدام اثنين على الأقل من مستضدات M. TB للتحفيز. نظرًا لسهولة التعامل مع العينات، وأحجام عينات الدم الأصغر والفعالية المكافئة بالنسبة لنهج PBMC، فإن استخدام WC لـ IGRA يوفر طريقة تشخيصية جديدة وسريعة وسهلة الاستخدام للسل لتحديد عدوى MTBC في الفيلة.

Translated Description (French)

Les éléphants sont sensibles aux infections au complexe Mycobacterium tuberculosis (M. tb) (MTBC). Le diagnostic de la tuberculose (TB) chez les éléphants est difficile, et la plupart des approches utilisées pour le diagnostic de la TB humaine ne sont pas applicables. Un test de libération d'interféron gamma (IGRA) pour diagnostiquer la tuberculose chez les éléphants d'Asie ( Elephas maximus ) à l'aide de cellules mononucléées du sang périphérique (PBMC) a déjà été développé. Bien que le test se soit avéré valide pour déterminer le statut d'infection par le MTBC, le processus laborieux d'isolement du PBMC le rend difficile à utiliser. Dans cette étude, nous avons simplifié la méthode en utilisant des cultures de sang total (WC) comme matériau de départ. En utilisant des cultures de PBMC pour l'IGRA, le statut infectieux MTBC de 15 éléphants a d'abord été confirmé. Parmi ces animaux, l'un a déjà été confirmé pour une infection à M. tb à la fois par culture tuberculeuse et par PCR et l'autre a été confirmé pour une infection à MTBC dans cette étude par la méthode de PCR numérique par gouttelettes (ddPCR). WC pour IGRA consistait en un échantillon non stimulé, un échantillon stimulé par un mitogène et un échantillon stimulé par des antigènes recombinants M. tb, ESAT6 et CFP10. En utilisant le WC pour l'IGRA chez les 15 éléphants inclus, les résultats ont montré que 7 des 15 échantillons ont donné un statut positif à l'infection par le MTBC qui était complètement concordant avec ceux des résultats utilisant des PBMC. Pour tester cette méthode, des WC pour IGRA ont été appliqués dans une autre cohorte d'éléphants de 9 éléphants. Les résultats de cette cohorte ont révélé une correspondance parfaite entre les résultats de PBMC et WC. Les réponses à ESAT6 ou CFP10 par PBMC et WC n'étaient pas complètement concordantes, plaidant pour l'utilisation d'au moins deux antigènes M. tb pour la stimulation. Compte tenu de la facilité de manipulation des échantillons, des volumes d'échantillons sanguins plus petits et de l'efficacité équivalente par rapport à l'approche PBMC, l'utilisation du WC pour l'IGRA fournit une méthode de diagnostic de la tuberculose nouvelle, rapide et conviviale pour déterminer l'infection par le MTBC chez les éléphants.

Translated Description (Spanish)

Los elefantes son susceptibles a las infecciones del complejo Mycobacterium tuberculosis (M. tb) (MTBC). El diagnóstico de la tuberculosis (TB) en elefantes es difícil, y la mayoría de los enfoques utilizados para el diagnóstico de la TB en humanos no son aplicables. Se ha desarrollado previamente un ensayo de liberación de interferón gamma (IGRA) para diagnosticar la TB en elefantes asiáticos ( Elephas maximus ) utilizando células mononucleares de sangre periférica (PBMC). Aunque se ha demostrado que el ensayo es válido para determinar el estado de infección de MTBC, el laborioso proceso de aislamiento de PBMC dificulta su uso. En este estudio, simplificamos el método utilizando hemocultivos completos (WC) como material de partida. Usando cultivos de PBMC para IGRA, primero se confirmó el estado de infección de MTBC de 15 elefantes. Entre estos animales, uno se ha confirmado previamente para la infección por M. tb tanto por cultivo de TB como por PCR y el otro se confirmó para la infección por MTBC en este estudio mediante el método de PCR digital de gotitas (ddPCR). WC para IGRA consistió en una muestra no estimulada, una muestra estimulada con mitógeno y una muestra estimulada con antígenos recombinantes de M. tb, ESAT6 y CFP10. Usando WC para IGRA en los 15 elefantes inscritos, los resultados mostraron que 7 de 15 muestras arrojaron un estado positivo de infección por MTBC que era completamente concordante con los de los resultados que usaron PBMC. Para probar este método, se aplicaron WC para IGRA en otra cohorte de elefantes de 9 elefantes. Los resultados de esta cohorte revelaron una coincidencia perfecta entre los resultados de PBMC y WC. Las respuestas a ESAT6 o CFP10 por PBMC y WC no fueron completamente concordantes, argumentando el uso de al menos dos antígenos de M. tb para la estimulación. Dada la facilidad de manejo de la muestra, los volúmenes de muestra de sangre más pequeños y la eficacia equivalente en relación con el enfoque de PBMC, el uso de WC para IGRA proporciona un método de diagnóstico de TB novedoso, rápido y fácil de usar para determinar la infección por MTBC en elefantes.

Files

journal.pone.0288161&type=printable.pdf

Files (1.0 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
md5:354b75562c4437812c51db13bb2a080b
1.0 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
استخدام مزارع الدم الكامل في فحوصات إطلاق أشعة جاما للإنترفيرون للكشف عن العدوى المعقدة للسل المتفطرات في الفيلة الآسيوية (Elephas maximus)
Translated title (French)
Utilisation de cultures de sang total dans des tests de libération d'interféron gamma pour détecter l'infection par le complexe Mycobacterium tuberculosis chez les éléphants d'Asie (Elephas maximus)
Translated title (Spanish)
Uso de hemocultivos completos en ensayos de liberación de interferón gamma para detectar la infección por el complejo Mycobacterium tuberculosis en elefantes asiáticos (Elephas maximus)

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4385300692
DOI
10.1371/journal.pone.0288161

Is supplement to
https://openalex.org/W2949238343 (Other)
https://openalex.org/W2389341737 (Other)
https://openalex.org/W2172204738 (Other)
https://openalex.org/W2170300117 (Other)
https://openalex.org/W2152388481 (Other)
https://openalex.org/W2149405576 (Other)
https://openalex.org/W2094282382 (Other)
https://openalex.org/W2006509003 (Other)
https://openalex.org/W1733763401 (Other)
https://openalex.org/W1637046530 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Thailand

References

  • https://openalex.org/W105096150
  • https://openalex.org/W1861024477
  • https://openalex.org/W1902188760
  • https://openalex.org/W1991530690
  • https://openalex.org/W1997417825
  • https://openalex.org/W2064925754
  • https://openalex.org/W2087724831
  • https://openalex.org/W2097022045
  • https://openalex.org/W2097917879
  • https://openalex.org/W2104922237
  • https://openalex.org/W2112910028
  • https://openalex.org/W2117524756
  • https://openalex.org/W2123463399
  • https://openalex.org/W2124142933
  • https://openalex.org/W2125345900
  • https://openalex.org/W2132025104
  • https://openalex.org/W2149612480
  • https://openalex.org/W2150471384
  • https://openalex.org/W2155360015
  • https://openalex.org/W2157882854
  • https://openalex.org/W2168222911
  • https://openalex.org/W2170057065
  • https://openalex.org/W2308367961
  • https://openalex.org/W2340672408
  • https://openalex.org/W2912083201
  • https://openalex.org/W2936702280
  • https://openalex.org/W2945033266
  • https://openalex.org/W3082969350