Published July 3, 2019 | Version v1
Publication Open

Two-Hit in vitro T-Cell Stimulation Detects Mycobacterium tuberculosis Infection in QuantiFERON Negative Tuberculosis Patients and Healthy Contacts From Ghana

Creators

  • 1. Heinrich Heine University Düsseldorf
  • 2. Leiden University
  • 3. Kwame Nkrumah University of Science and Technology
  • 4. Kumasi Centre for Collaborative Research in Tropical Medicine

Description

IFN- release assays (e.g. QuantiFERON (QFT)) are widely used for diagnosis of Mycobacterium tuberculosis (Mtb) infection. T-cell responses against QFT antigens ESAT6 and CFP10 are highly Mtb specific but previous studies indicated suboptimal assay sensitivity. Especially for potentially infected healthy contacts (HCs) of tuberculosis patients, alternative antigen usage and more sensitive tests may contribute to improved detection of latent Mtb infection. In a pilot case-control study of tuberculosis patients (n=22) and HCs (n=20) from Ghana, we performed multifaceted in vitro assays to identify optimal assay conditions. This included a two-hit stimulation assay, which is based on initial and second re-stimulation with the same antigen on d6 and intracellular IFN- analysis, to compare T-cell responses against ESAT6/CFP10 (E6/C10) and selected latency antigens (i.e. Rv2628, Rv1733, Rv2031, Rv3407) of Mtb. Considerable subgroups of tuberculosis patients (64%) and HCs (75%) had negative or indeterminate QFT results accompanied by moderate PHA induced responses and high IFN- background values. Intracellular IFN- analysis of E6/C10 specific CD4+ T-cell subpopulations and evaluation of responder frequencies had only moderate effects on assay sensitivity. However, two-hit in vitro stimulation significantly enhanced E6/C10 specific IFN- positive T-cell proportions especially in QFT non-responders, and in both study groups. Mtb latency antigen-specific T cells against Rv1733 and Rv2628 were especially detected in HCs after two-hit stimulation and T-cell responses against Rv2628 were highly capable to discriminate tuberculosis patients and HCs. Two-hit in vitro stimulation may improve moderate sensitivity of short term IFN- based assays, like QFT, to detect Mtb infection. Latency stage-specific antigens added significantly to detection of Mtb infection in HCs and tuberculosis patients with negative QFT test results.

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

Translated Description (Arabic)

تستخدم مقايسات الإطلاق IFN - (مثل QuantiFERON (QFT)) على نطاق واسع لتشخيص عدوى المتفطرة السلية (Mtb). استجابات الخلايا التائية ضد مستضدات QFT ESAT6 و CFP10 محددة بشكل كبير في Mtb، لكن الدراسات السابقة أشارت إلى حساسية اختبار دون المستوى الأمثل. خاصة بالنسبة للمخالطين الأصحاء المصابين بالعدوى (HCs) لمرضى السل، قد يساهم استخدام المستضد البديل والاختبارات الأكثر حساسية في تحسين الكشف عن عدوى Mtb الكامنة. في دراسة تجريبية للتحكم في الحالات لمرضى السل (العدد=22) والمراكز الصحية (العدد=20) من غانا، أجرينا فحوصات متعددة الأوجه في المختبر لتحديد ظروف الفحص المثلى. وشمل ذلك اختبار التحفيز ثنائي الضربة، والذي يعتمد على إعادة التحفيز الأولية والثانية مع نفس المستضد على d6 وتحليل IFN - داخل الخلايا، لمقارنة استجابات الخلايا التائية مقابل ESAT6/CFP10 (E6/C10) ومستضدات الكمون المختارة (أي Rv2628، Rv1733، Rv2031، Rv3407) من Mtb. كان لدى مجموعات فرعية كبيرة من مرضى السل (64 ٪) ومراكز الرعاية الصحية (75 ٪) نتائج QFT سلبية أو غير محددة مصحوبة باستجابات معتدلة مستحثة من PHA وقيم خلفية IFN عالية. كان لتحليل IFN داخل الخلايا لمجموعات فرعية محددة من الخلايا التائية CD4 + E6/C10 وتقييم ترددات المستجيبين تأثيرات معتدلة فقط على حساسية الاختبار. ومع ذلك، فإن التحفيز في المختبر مرتين عزز بشكل كبير نسب الخلايا التائية الإيجابية الخاصة بـ E6/C10 خاصة في غير المستجيبين لـ QFT، وفي كلتا مجموعتي الدراسة. تم اكتشاف الخلايا التائية الخاصة بمستضد الكمون Mtb ضد Rv1733 و Rv2628 بشكل خاص في HCs بعد التحفيز مرتين وكانت استجابات الخلايا التائية ضد Rv2628 قادرة للغاية على التمييز بين مرضى السل و HCs. قد يؤدي التحفيز في المختبر مرتين إلى تحسين الحساسية المعتدلة للمقايسات قصيرة المدى القائمة على IFN، مثل QFT، للكشف عن عدوى Mtb. تمت إضافة المستضدات الخاصة بمرحلة الكمون بشكل كبير للكشف عن عدوى Mtb في مراكز الرعاية الصحية ومرضى السل الذين لديهم نتائج اختبار QFT سلبية.

Translated Description (French)

Les tests de libération d'IFN (par exemple, QuantiFERON (QFT)) sont largement utilisés pour le diagnostic de l'infection à Mycobacterium tuberculosis (Mtb). Les réponses des lymphocytes T contre les antigènes QFT ESAT6 et CFP10 sont hautement spécifiques du Mtb, mais des études antérieures ont indiqué une sensibilité sous-optimale du test. En particulier pour les contacts sains (CS) potentiellement infectés de patients tuberculeux, l'utilisation d'antigènes alternatifs et des tests plus sensibles peuvent contribuer à une meilleure détection de l'infection latente à Mtb. Dans une étude cas-témoins pilote de patients tuberculeux (n=22) et de CS (n=20) du Ghana, nous avons effectué des tests in vitro à multiples facettes pour identifier les conditions de test optimales. Cela comprenait un test de stimulation à deux coups, qui est basé sur la re-stimulation initiale et la seconde avec le même antigène à d6 et l'analyse de l'IFN- intracellulaire, pour comparer les réponses des lymphocytes T contre ESAT6/CFP10 (E6/C10) et des antigènes de latence sélectionnés (c.-à-d. Rv2628, Rv1733, Rv2031, Rv3407) de Mtb. Des sous-groupes considérables de patients tuberculeux (64 %) et de SC (75 %) avaient des résultats de QFT négatifs ou indéterminés accompagnés de réponses modérées induites par la PHA et de valeurs de fond IFN- élevées. L'analyse intracellulaire de l'IFN- des sous-populations de lymphocytes T CD4+ spécifiques E6/C10 et l'évaluation des fréquences des répondeurs n'ont eu que des effets modérés sur la sensibilité du test. Cependant, la stimulation in vitro à deux coups a significativement augmenté les proportions de lymphocytes T IFN- positifs spécifiques de E6/C10, en particulier chez les non-répondeurs QFT et dans les deux groupes d'étude. Les lymphocytes T spécifiques de l'antigène de latence Mtb contre Rv1733 et Rv2628 ont été particulièrement détectés dans les CS après une stimulation à deux coups et les réponses des lymphocytes T contre Rv2628 étaient très capables de discriminer les patients tuberculeux et les CS. La stimulation in vitro en deux temps peut améliorer la sensibilité modérée des tests à base d'IFN à court terme, comme le QFT, pour détecter l'infection à Mtb. Les antigènes spécifiques au stade de latence ont considérablement contribué à la détection de l'infection à Mtb chez les patients atteints de HC et de tuberculose avec des résultats négatifs au test QFT.

Translated Description (Spanish)

Los ensayos de liberación de IFN- (por ejemplo, QuantiFERON (QFT)) se utilizan ampliamente para el diagnóstico de la infección por Mycobacterium tuberculosis (Mtb). Las respuestas de las células T contra los antígenos QFT ESAT6 y CFP10 son altamente específicas de Mtb, pero estudios previos indicaron una sensibilidad de ensayo subóptima. Especialmente para contactos sanos (HC) potencialmente infectados de pacientes con tuberculosis, el uso alternativo de antígenos y pruebas más sensibles pueden contribuir a una mejor detección de la infección latente por Mtb. En un estudio piloto de casos y controles de pacientes con tuberculosis (n=22) y HC (n=20) de Ghana, realizamos ensayos multifacéticos in vitro para identificar las condiciones óptimas del ensayo. Esto incluyó un ensayo de estimulación de dos aciertos, que se basa en la reestimulación inicial y segunda con el mismo antígeno en d6 y el análisis de IFN- intracelular, para comparar las respuestas de células T contra ESAT6/CFP10 (E6/C10) y antígenos de latencia seleccionados (es decir, Rv2628, Rv1733, Rv2031, Rv3407) de Mtb. Subgrupos considerables de pacientes con tuberculosis (64%) y HC (75%) tuvieron resultados QFT negativos o indeterminados acompañados de respuestas moderadas inducidas por PHA y altos valores de fondo de IFN-. El análisis intracelular de IFN- de las subpoblaciones de células T CD4+ específicas de E6/C10 y la evaluación de las frecuencias de respuesta tuvieron efectos moderados sobre la sensibilidad del ensayo. Sin embargo, la estimulación in vitro de dos impactos mejoró significativamente las proporciones de células T positivas para IFN específicas de E6/C10, especialmente en los no respondedores de QFT, y en ambos grupos de estudio. Las células T específicas del antígeno de latencia de Mtb contra Rv1733 y Rv2628 se detectaron especialmente en HC después de la estimulación de dos impactos y las respuestas de células T contra Rv2628 fueron altamente capaces de discriminar a los pacientes con tuberculosis y HC. La estimulación in vitro de dos aciertos puede mejorar la sensibilidad moderada de los ensayos basados en IFN a corto plazo, como QFT, para detectar la infección por Mtb. Los antígenos específicos de la etapa de latencia se añadieron significativamente a la detección de la infección por Mtb en HC y pacientes con tuberculosis con resultados negativos en la prueba QFT.

Files

pdf.pdf

Files (2.4 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
md5:9f75cc12f5a575f47b6aa198a47354cc
2.4 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
اثنين من ضرب في المختبر T - خلية التحفيز بالكشف عن عدوى السل المتفطرة في مرضى السل السلبي QuantiFERON والاتصالات الصحية من غانا
Translated title (French)
La stimulation in vitro des lymphocytes T à deux hits détecte l'infection par Mycobacterium tuberculosis chez les patients atteints de tuberculose à QuantiFERON négatif et les contacts sains du Ghana
Translated title (Spanish)
La estimulación de células T in vitro de dos golpes detecta la infección por Mycobacterium tuberculosis en pacientes con tuberculosis negativos para QuantiFERON y contactos saludables de Ghana

Identifiers

Other
https://openalex.org/W2953143214
DOI
10.3389/fimmu.2019.01518

Is supplement to
https://openalex.org/W4311929485 (Other)
https://openalex.org/W3169350097 (Other)
https://openalex.org/W2980870991 (Other)
https://openalex.org/W2978543653 (Other)
https://openalex.org/W2965386525 (Other)
https://openalex.org/W2328572719 (Other)
https://openalex.org/W2161298902 (Other)
https://openalex.org/W2062436813 (Other)
https://openalex.org/W2032469683 (Other)
https://openalex.org/W2019790814 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Ghana

References

  • https://openalex.org/W1244040912
  • https://openalex.org/W1968263951
  • https://openalex.org/W1978839885
  • https://openalex.org/W1997132906
  • https://openalex.org/W2008333878
  • https://openalex.org/W2020988666
  • https://openalex.org/W2022159086
  • https://openalex.org/W2030111610
  • https://openalex.org/W2031674647
  • https://openalex.org/W2031720244
  • https://openalex.org/W2042130810
  • https://openalex.org/W2069014426
  • https://openalex.org/W2081142757
  • https://openalex.org/W2097340616
  • https://openalex.org/W2101470941
  • https://openalex.org/W2110807603
  • https://openalex.org/W2146859605
  • https://openalex.org/W2152609335
  • https://openalex.org/W2160202077
  • https://openalex.org/W2166036585
  • https://openalex.org/W2199686236
  • https://openalex.org/W2502149824
  • https://openalex.org/W2559382600
  • https://openalex.org/W2584943755
  • https://openalex.org/W2587315870
  • https://openalex.org/W2591864661
  • https://openalex.org/W2607486105
  • https://openalex.org/W2747938726
  • https://openalex.org/W2755721451
  • https://openalex.org/W2782664675
  • https://openalex.org/W2793679146
  • https://openalex.org/W2869597331
  • https://openalex.org/W2884781862
  • https://openalex.org/W2899801540