Introducing liquid culture medium for tuberculosis in northeast Thailand: an evaluation of changes in culture yield and speed of drug susceptibility testing

Abstract

For the evaluation of “BACTEC™ Mycobacteria Growth Indicator Tube 960” (MGIT), a fully automated, non invasive, liquid culture based system compared to solid medium data were compiled retrospectively for sputum specimens from patients treated in Ubon-ratchathani province that were diagnosed with TB by a clinician and/or started on anti-TB treatment in the period 01-Oct-2004 to 31-Sep-2005. Whereas before the introduction of MGIT specimens had only been inoculated on Ogawa solid medium, after the introduction of MGIT specimens were inoculated both in MGIT and on Löwenstein Jensen (LJ) solid medium in parallel. 1,107 sputum specimens were included in the analysis of which 545 (49.2%) before the introduction of MGIT and 562 (50.8%) after the introduction of MGIT. The recovery of mycobacteria was higher for MGIT (96.6%) than for primary LJ (71.4%) (p<0.001). The optimum recovery of mycobacteria on solid medium for DST was obtained by the combination of ‘MGIT plus subculture from MGIT’ with primary LJ (92.3%) compared to either method alone (82.9% vs. 71.4%, respectively; p<0.001). The yield of mycobacterial isolates was higher for the combined culture techniques (primary LJ, MGIT and subculture from MGIT) (71.9%) than for Ogawa medium (58.0%) (p<0.001), with the exception of isolates from NTM (p=0.264). The time to detection of mycobacteria was very short in MGIT (7 days) compared to primary LJ (26 days; p<0.001) and Ogawa (26 days; p<0.001) whereas no difference in the time to detection was observed when comparing the two solid media culture techniques (primary LJ and Ogawa) with each other (p=0.943). Growth of mycobacteria on subcultures from MGIT took 14 days. The time it took for sufficient growth of an isolate that could be used for identification and DST depended on the species’ growth characteristics, undermining any comparison between the combined culture techniques (primary LJ, MGIT and subculture from MGIT) compared to Ogawa medium (p-values ranging from 0.001 - 0.943 for different mycobacterial species). The availability of DST results (total turnaround time) took 118 days after compared to 104 days before the introduction of MGIT (p<0.001). The results of this evaluation confirm the superiority of MGIT for the yield of mycobacterial cultures compared to solid medium only in a resource¬ limited, high burden setting. However, the combination of MGIT with LJ medium is recommended, because losses due to contamination when subculturing isolates from MGIT tubes that were flagged positive can be compensated for by the inoculation of sputum specimen on both MGIT and primary LJ in parallel. Finally, the clinical utility of potentially rapid (less than two months) DST results secondary to rapid and increased yield of mycobacteria was undermined by the logistics of transport delays and administrative factors. Further investigation is needed concerning the role of MGIT liquid culture medium in drug susceptibility testing.

Zur Evaluation von „BACTEC™ Mycobacteria Growth Indicator Tube 960 (MGIT)“, einem voll automatisierten, nicht invasiven Testsystem zur Anzucht von Mykobakterien in Flüssigmedium im Vergleich zu Festmedium in Nordostthailand wurden Daten für Sputen von Patienten, die im Zeitraum vom 01. Oktober 2004 bis zum 31. September 2005 in der Provinz Ubon-ratchathani die Diagnose Tuberkulose erhalten und/oder mit einer antituberkulotischen Behandlung begonnen hatten, retrospektiv zusammengestellt. Während vor der Einführung von MGIT im April 2005 die Anzucht von Mykobakterien lediglich auf dem Festmedium Ogawa vorgenommen worden war, erfolgte sie nach der Einführung von MGIT parallel in sowohl MGIT als auch auf dem Festmedium Löwenstein-Jensen (LJ). Insgesamt wurden 1107 Sputen in die Analysen aufgenommen, davon 545 (49.2%) vor der Einführung von MGIT, und 562 (50.8%) nach der Einführung von MGIT. Die Ausbeute von mykobakteriellen Isolaten zur Resistenztestung war bei paralleler Anzucht in MGIT und auf LJ (71.9%) höher als bei Anzucht auf solitärem Ogawa (58.0%) (p<0.001), ausgenommen Isolate von nicht-tuberkulösen Mykobakterien (p=0.264). Der Zeitraum bis zum Nachweis mykobakteriellen Wachstums war sehr kurz bei Verwendung des Flüssigmediums MGIT (7 Tage) verglichen mit den Festmedien LJ (26 Tage; p<0.001) und Ogawa (26 Tage; p<0.001), wohingegen kein Unterschied dieses Zeitraums im Vergleich der beiden Festmedien untereinander festgestellt werden konnte (p=0.943). Die Anfertigung einer Subkultur von in MGIT angezüchteten Isolaten dauerte 14 Tage. Der Vergleich des Zeitraums bis zum Wachstum einer für die Resistenztestung nutzbaren mykobakteriellen Kultur zwischen den vor- und nach der Einführung von MGIT verwendeten Anzuchtstechniken war durch große Schwankungen der p-Werte (0.001-0.943) für die unterschiedlichen mykobakteriellen Spezies erschwert. Der Gesamtzeitraum bis zum Vorliegen der Resistenzergebnisse nach der Einführung von MGIT betrug 118 Tage verglichen mit 104 Tagen vor der Einführung von MGIT (p<0.001). In der vorliegenden Evaluation konnte die Überlegenheit von MGIT bei der Anzucht von Mykobakterien gegenüber alleinigem Festmedium in einem Gebiet hoher Prävalenz und begrenzter Ressourcen nachgewiesen werden. Die parallele Anzucht auf Löwenstein Jensen Medium zur Optimierung dieses Verfahrens wird jedoch empfohlen, weil hierdurch Verluste von initial in MGIT positiv getesteten Sputen bei der Anlage der Subkulturen (sei es durch fehlende Anzucht oder durch Kontamination) kompensiert werden können. Schließlich war die klinische Nutzbarkeit von potentiell schnell verfügbaren Resistenzprofilen (innerhalb von weniger als zwei Monaten) infolge einer schnelleren und vermehrten Anzucht von Mykobakterien aufgrund logistischer Probleme bei Transport und administrativen Prozessen äußerst fragwürdig. Zur Klärung der Bedeutung des Flüssigmediums MGIT im Rahmen der Resistenztestung sind daher weitere Untersuchungen notwendig.