Original article
Application of DNA fingerprinting with IS986 to sequential mycobacterial isolates obtained from pulmonary tuberculosis patients in Hong Kong before, during and after short-course chemotherapy

https://doi.org/10.1016/0962-8479(93)90068-9Get rights and content

Abstract

A total of 266 Mycobacterium tuberculosis isolates were subjected to DNA RFLP analysis. They were obtained from monthly sputum cultures from patients treated with short-course chemotherapy and then followed up for 2 years. They originated from 42 patients who relapsed after short-course chemotherapy and from a further 42 patients who yielded a single isolated positive culture after chemotherapy. The isolates consisted of one obtained pretreatment and the last obtained during chemotherapy, together with either two isolates cultured at least 2 months apart during relapse or the single post-chemotherapy isolate. They were coded before DNA RFLP analysis and assigned to groups with identical or near identical band patterns on visual inspection. After decoding, it was evident that almost every patient was infected with a strain with a different band pattern (fingerprint). In 100 comparisons of either the pretreatment isolate against the last positive isolate obtained during chemotherapy, or of the first relapse isolate against the second relapse isolate, 15 had been recorded as different; 4 of these were retrospectively found to be due to reading error (error rate 1.5%), leaving 11 (11%) with marked differences. For 5 (12%) of the 42 patients who relapsed, the fingerprint of the relapse isolate was markedly different from that of the pretreatment isolate. In contrast, the isolated positive culture was markedly different from that initially present in 36 (90%) of 40 comparisons. The relative contributions by clinical mixed infection and laboratory cross-contamination to the remaining 10–12% discrepancy rates could not be assessed. In 7 (8%) of the total of 84 patients the successive isolates showed a one-step gain or loss of either 1 or 2 bands, suggesting evolution of the fingerprint types. This RFLP fingerprinting method was clearly superior to phage-typing as a means of distinguishing between these isolates.

Résumé

Un total de 266 isolats de Mycobacterium tuberculosis a subi une analyse de DNA RFLP (restriction fragment length polymorphism ou ‘fingerprint’). Ces isolats ont été obtenus à partir de cultures mensuelles de crachats provenant de patients traités par un régime court de chimiothérapie et suivis pendant 2 ans. Les isolats ont été prélevés à partir de 42 patients qui ont rechuté après un régime court de chimiothérapie, et de 40 patients qui ont présenté une culture positive isolée unique après chimiothérapie. Les isolats comprenaient 1 échantillon préthérapeutique et le dernier contemporain de la chimiothérapie, ainsi que soit 2 qui ont été obtenus à au moins 2 mois de distance lors d'une rechute, ou bien un dernier après chimiothérapie (un seul isolat). Les isolats ont été codés avant l'analyse DNA RFLP et ont été repartis dans des groupes qui montraient sur les tracés des bandes identiques ou presque identiques à l'oeil nu. Après décodage il a été évident que presque chaque patient était infecté par une souche comportant une bande différente (empreinte). Sur 100 comparaisons soit de l'isolat, pré-thérapeutique avec le dernier isolat positif obtenu durant la chimiothérapie, soit du premier isolat lors de la rechute avec le deuxième isolat de la réchute, 15 ont été répertoriées comme différentes; 4 de celles-ci ont été considérées retrospectivement comme dues à des erreurs de lecture (taux d'erreur 15%), laissant 11 (11%) différences importantes. Pour 5 (12%) des 42 patients ayant rechuté, l'empreinte de l'isolat concernant la rechute était très différente de celle de l'isolat préthérapeutique. Par contre, la culture positive isolée était très différente de celle initialement présente chez 36 (90%) des 40 comparaisons. Les parts relatives liées à une infection clinique mélée et à une contamination croisée de laboratoire pour les taux de divergence de 10–12% qui restaient ne pouvaient pas être évaluées. Sur un total de 84 patients, les isolats successifs de 7 patients (8%) ont montré un gain ou une perte d'un degré de 1 ou 2 bandes, ce qui suggère une évolution des types d'empreinte. Cette méthode de ‘fingerprinting’ RFLP était à l'évidence supérieure à la lysotopie comme procédé de discrimination entre ces isolats.

Resumen

Un total de 266 aislados de Mycobacterium tuberculosis fueron sometidos a análisis ADN RFLP (Restriction fragment length polymorphism o ‘fingerprint’). Estos fueron obtenidos de cultivos mensuales de esputo de pacientes tratados con quimioterapia de corta duración y seguimiento ulterior durante 2 años. Los aislados provenían de 42 pacientes que habían recaído después de una quimioterapia de corta duración y de otros 42 pacientes que produjeron un solo cultivo positivo después de la quimioterapia. Los aislados obtenidos comprendían: uno antes de comenzar el tratamiento y el último durante la quimioterapia, junto con, ya sea dos aislados separados por lo menos par dos meses durante la recaída o bien un solo aislado post quimioterapia. Los aislados fueron codificados antes del análisis ADN RFLP y asignads a grupos con perfiles de banda idénticos o casi idénticos al examen visual. Después de la descodificación se comprobó que casi todos los pacientes estaban infectados con una cepa con perfil de banda diferente (fingerprint). En 100 comparaciones de, ya sea el aislado de pretratamiento con el último aislado positivo obtenido durante la quimioterapia o bien el primer aislado de recaída con el segundo aislado de recaída, 15 fueron registradas como diferentes; retrospectivamente se probó que 4 de éstas eran debidas a errores de lectura (tasa de error de 1,5%) quedando 11 (11%) con diferencias notables. En 5 (12%) de los 42 pacientes con recaída, el ‘fingerprint’ del aislado de recaída fue marcadamente diferente de aquél del aislado de pretratamiento. Al contrario, el aislado cultivo positivo fue marcadamente diferente de aquél inicialmente presente en 36 (90%) de 40 comparaciones. No pudo evaluarse la contribución relativa de las infecciones clínicas mixtas y de las contaminaciones cruzadas de laboratorio en el 10–12% restante de valores discrepantes. En 7 (8%) del total de 82 pacientes, los aislados sucesivos mostraron ganancia o pérdida de un grado de 1 ó 2 bandas, lo que sugiere una evolución de los tipos ‘fingerprints’. Este métodode ‘fingerprinting’ RFLP se mostró claramente superior al de la tipificación por fago en tanto que manera de diferenciar estos aislados.

Cited by (75)

  • Recurrent tuberculosis in patients infected with the predominant Mycobacterium tuberculosis outbreak strain in Denmark. New insights gained through whole genome sequencing

    2020, Infection, Genetics and Evolution
    Citation Excerpt :

    High relapse rates indicate problems during treatment (Luzze et al., 2013), whereas high rates of reinfection have implications for TB control measures. Since the early 1990s, it has been possible to assess the magnitude of reinfection versus relapse by applying genotyping techniques (Das et al., 1993; Hawken et al., 1993), with two methods comparing specific parts of the genome (Restriction Fragment Length Polymorphism (RFLP) and Mycobacterial Interspersed Repetitive Units - Variable Number of Tandem Repeats (MIRU-VNTR)) (Dobler et al., 2008; Witney et al., 2017). If two isolates from a patient shared the same genotype, the conclusion was relapse, if different, reinfection (Bang et al., 2010; Bryant et al., 2013; Guerra-Assunção et al., 2014).

  • Challenges and controversies in the treatment of spinal tuberculosis

    2020, Journal of Clinical Tuberculosis and Other Mycobacterial Diseases
    Citation Excerpt :

    The treatment often involves using a number of drugs in combination for a long duration, especially in extrapulmonary TB where the challenge lies in trying to destroy this dormant subpopulation once they start replicating [10]. While exogenous reinfection can cause recurrence in high endemic areas [12,13] inadequate killing of these endogenous dormant bacteria can also lead to relapse [13–15]. The duration of treatment in osseous TB can be unusually prolonged, up to a year or two which makes clinical trials investigating relapse-free cure rates extremely difficult.

  • Exogenous reinfection in tuberculosis

    2005, Lancet Infectious Diseases
  • Recurrence in tuberculosis: Relapse or reinfection?

    2003, Lancet Infectious Diseases
    Citation Excerpt :

    Most studies report on recurrences after treatment of the first tuberculosis episode with rifampicin-containing regimen. The earlier studies18–20 report on recurrences after treatment without rifampicin. Das et al21 give no details on the regimens used.

  • End Point of Chemotherapy for TB Spine?

    2022, Tuberculosis of the Spine
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