Operationalising targeted next-generation sequencing for routine diagnosis of drug-resistant TB.

ABSTRACT

BACKGROUND: Phenotypic drug susceptibility testing (pDST) for Mycobacterium tuberculosis can take up to 8 weeks, while conventional molecular tests identify a limited set of resistance mutations. Targeted next-generation sequencing (tNGS) offers rapid results for predicting comprehensive drug resistance, and this study sought to explore its operational feasibility within a public health laboratory in Mumbai, India. METHODS: Pulmonary samples from consenting patients testing Xpert MTB-positive were tested for drug resistance by conventional methods and using tNGS. Laboratory operational and logistical implementation experiences from study team members are shared below. RESULTS: Of the total number of patients tested, 70% (113/161) had no history of previous TB or treatment; however, 88.2% (n = 142) had rifampicin-resistant/multidrug-resistant TB (RR/MDR-TB). There was a high concordance between resistance predictions of tNGS and pDST for most drugs, with tNGS more accurately identifying resistance overall. tNGS was integrated and adapted into the laboratory workflow; however, batching samples caused significantly longer result turnaround time, fastest at 24 days. Manual DNA extraction caused inefficiencies; thus protocol optimisations were performed. Technical expertise was required for analysis of uncharacterised mutations and interpretation of report templates. tNGS cost per sample was US$230, while for pDST this was US$119. CONCLUSIONS: Implementation of tNGS is feasible in reference laboratories. It can rapidly identify drug resistance and should be considered as a potential alternative to pDST.

CONTEXTE Les tests phénotypiques de sensibilité aux médicaments (pDST) pour Mycobacterium tuberculosis peuvent prendre jusqu'à 8 semaines, tandis que les tests moléculaires conventionnels identifient un ensemble limité de mutations de résistance. Le séquençage ciblé de la prochaine génération (tNGS) offre des résultats rapides pour prédire la résistance globale aux médicaments, et cette étude avait pour objectif d'explorer sa faisabilité opérationnelle au sein d'un laboratoire de santé publique à Mumbai, en Inde. MÉTHODES Des échantillons pulmonaires de patients consentants testés positifs au Xpert MTB ont été testés pour la résistance aux médicaments par des méthodes conventionnelles et en utilisant le tNGS. Les expériences des membres de l'équipe de l'étude en matière de fonctionnement du laboratoire et de mise en œuvre logistique sont présentées ci-dessous. RÉSULTATS Sur le nombre total de patients testés, 70% (113/161) n'avaient pas d'antécédents de TB ou de traitement ; cependant, 88,2% (n = 142) présentaient une TB résistante à la rifampicine/multirésistante aux médicaments (RR/MDR-TB). La concordance entre les prédictions de résistance de la tNGS et de la pDST était élevée pour la plupart des médicaments, la tNGS identifiant globalement la résistance avec plus de précision. La tNGS a été intégrée et adaptée au flux de travail du laboratoire ; toutefois, la mise en lots des échantillons a entraîné un délai d'obtention des résultats beaucoup plus long, le plus rapide étant de 24 jours. L'extraction manuelle de l'ADN a été source d'inefficacité ; le protocole a donc été optimisé. L'analyse des mutations non caractérisées et l'interprétation des modèles de rapport ont nécessité une expertise technique. Le coût du tNGS par échantillon s'élevait à US$230, contre US$119 pour le pDST. CONCLUSIONS: La mise en œuvre de la tNGS est possible dans les laboratoires de référence. Elle permet d'identifier rapidement la résistance aux médicaments et devrait être considérée comme une alternative potentielle à la pDST.