Correlation between genotypical and phenotypical resistance in multidrug resistant strains of mycobacterium tuberculosis

Abstract

Background. Phenotypic drug susceptibility test (DST) is a recognized reference method for the assessment of drug resistance in M. tuberculosis strains. Feasibility of the replacement of DST by faster whole genome sequencing (WGS) techniques should be investigated. Objective of the study. To assess the degree of correspondence between the culture-based DST and WGS results in multi-drug resistant M. tuberculosis strains from the Republic of Moldova. Material and Methods. We analysed culture based DSTs and compared them with the WGS results in multidrug resistant strains of M. tuberculosis, available in the biobank of the National Reference Laboratory of Mycobacteriology for the years 2017- 2018. Results. Sixty-seven M. tuberculosis strains have been analysed. The genotypic versus phenotypic concordance rate for the resistance to the first line tuberculosis (TB) drugs was: 98,5% in isoniazid, 98,5% - rifampicin, 76,9% - ethambutol and 85,7% - pyrazinamide. In case of second line TB drugs concordance rate was as follow: 94,9% in levofloxacin, 69,6% - ethionamide, 81,3% - amikacin, 65% - capreomycin. Most common mutations associated with TB drug resistance were for isoniazid - katG S135T, rifampicin - rpoB S450L, levofloxacin-gyrA D94G and A90V, ethionamide-fabG1 - 15C>T, amikacin and capreomycin-rss1401a>g. Conclusion. WGS results for M. tubercuslosis strains resistance are comparable with those obtain on culture-based DST. Standardization of laboratory procedures and post-sequencing data interpretation is required for further clinical implementation of WGS. Introducere. Testarea fenotipică a sensibilității la medicamente (TFSM) este considerată test de referință în determinarea rezistenței la medicamente a tulpinilor de M. tuberculosis. Fezabilitatea înlocuirii TFSM prin tehnici rapide de Whole Genome Sequencing (WGS) necesită a fi evaluată. Scopul lucrării. De a stabili gradul de concordanță dintre rezultatele TFSM și datele rezistenței genotipice obținute prin WGS în tulpinile multi-drog rezistente de M. tuberculosis din Republica Moldova. Material și Metode. Au fost analizate rezultatele TFSM pe bază de cultură și comparate cu rezultatele WGS a tulpinilor de M. tuberculosis disponibile în bio-banca Laboratorului Național de Referință în Microbiologia Tuberculozei pentru perioada 2017-2018. Rezultate. În studiu au fost incluse 67 tulpini multi-drog rezistente de M. tuberculosis. Rata de corespundere a rezistenței genotipice pentru preparatele antituberculoase de linia întâi a constituit: izoniaziadă – 98,5%, rifampicină – 98,5%, etambutol –76,9%, pirazinamidă-85,7%. În cazul medicamentelor de linia a doua, rata de corespundere a constituit pentru: levofloxacină– 94,9%, etionamidă– 69,6%, amicacină– 81,3%, capreomicină– 65%. Cele mai frecvente mutații responsabile pentru rezistența la medicamentele antituberculoase au fost pentru izoniazidă-katG S135T, rifampicină-rpoB S450L, levofloxacina-gyrA D94G și A90V, etionamidă-fabG1 -15C>T, amikacină și capreomicină-rss 1401a>g. Concluzii. Tehnicile WGS pot oferi rezultate comparabile cu metodele clasice de TFSM. Standardizarea procedeelor de laborator și a algoritmilor de interpretare post-secvențiere sunt indispensabile implementării clinice a WGS.