Genotypic Diversity and Drug Susceptibility Patterns among M. tuberculosis Complex Isolates from South-Western Ghana

• DOI: 10.1371/journal.pone.0021906
• Publication Date: 2011-07-11T20:59:03Z
• Authors: Dorothy Yeboah-Manu; Adwoa Asante-Poku; Thomas Bodmer; David Stucki; Kwadwo Koram; Frank Bonsu; Gerd Pluschke; Sebastien Gagneux
• Keywords: 0301 basic medicine; Genotype; Epidemiology; Science; Veterinary medicine; Population; Multilocus sequence typing; FOS: Health sciences; Polymerase Chain Reaction; Gene; Diagnosis, Treatment, and Epidemiology of Nontuberculous Mycobacterial Diseases; Mycobacterium; 03 medical and health sciences; Virology; Drug Resistance, Bacterial; Health Sciences; Genetics; Pathology; Tuberculosis; Uganda; Diagnosis and Treatment of Spinal Infections; Biology; Polymorphism, Genetic; Q; R; Mycobacterium tuberculosis; Typing; Anti-Bacterial Agents; 3. Good health; Infectious Diseases; Environmental health; FOS: Biological sciences; Mycobacterium tuberculosis complex; Streptomycin; Medicine; Surgery; Research Article

The aim of this study was to use spoligotyping and large sequence polymorphism (LSP) to study the population structure of M. tuberculosis complex (MTBC) isolates.MTBC isolates were identified using standard biochemical procedures, IS6110 PCR, and large sequence polymorphisms. Isolates were further typed using spoligotyping, and the phenotypic drug susceptibility patterns were determined by the proportion method.One hundred and sixty-two isolates were characterised by LSP typing. Of these, 130 (80.25%) were identified as Mycobacterium tuberculosis sensu stricto (MTBss), with the Cameroon sub-lineage being dominant (N = 59/130, 45.38%). Thirty-two (19.75%) isolates were classified as Mycobacterium africanum type 1, and of these 26 (81.25%) were identified as West-Africa I, and 6 (18.75%) as West-Africa II. Spoligotyping sub-lineages identified among the MTBss included Haarlem (N = 15, 11.53%), Ghana (N = 22, 16.92%), Beijing (4, 3.08%), EAI (4, 3.08%), Uganda I (4, 3.08%), LAM (2, 1.54%), X (N = 1, 0.77%) and S (2, 1.54%). Nine isolates had SIT numbers with no identified sub-lineages while 17 had no SIT numbers. MTBss isolates were more likely to be resistant to streptomycin (p<0.008) and to any drug resistance (p<0.03) when compared to M. africanum.This study demonstrated that overall 36.4% of TB in South-Western Ghana is caused by the Cameroon sub-lineage of MTBC and 20% by M. africanum type 1, including both the West-Africa 1 and West-Africa 2 lineages. The diversity of MTBC in Ghana should be considered when evaluating new TB vaccines.<br/>L'objectif de cette étude était d'utiliser le spoligotypage et le polymorphisme de grande séquence (LSP) pour étudier la structure de la population des isolats du complexe M. tuberculosis (MTBC). Les isolats du complexe M. tuberculosis ont été identifiés à l'aide de procédures biochimiques standard, de la PCR IS6110 et de polymorphismes de grande séquence. Les isolats ont ensuite été typés à l'aide du spoligotypage, et les modèles phénotypiques de sensibilité aux médicaments ont été déterminés par la méthode des proportions. Cent soixante-deux isolats ont été caractérisés par typage LSP. Parmi ceux-ci, 130 (80,25%) ont été identifiés comme Mycobacterium tuberculosis sensu stricto (MTBss), la sous-lignée camerounaise étant dominante (N = 59/130, 45,38%). Trente-deux (19,75 %) isolats ont été classés comme Mycobacterium africanum type 1, et parmi ceux-ci 26 (81,25 %) ont été identifiés comme Afrique de l'Ouest I, et 6 (18,75 %) comme Afrique de l'Ouest II. Les sous-lignées de spoligotypage identifiées parmi les MTBss comprenaient Haarlem (N = 15, 11,53 %), Ghana (N = 22, 16,92 %), Pékin (4, 3,08 %), EAI (4, 3,08 %), Ouganda I (4, 3,08 %), LAM (2, 1,54 %), X (N = 1, 0,77 %) et S (2, 1,54 %). Neuf isolats avaient des numéros de SIT sans sous-lignées identifiées tandis que 17 n'avaient pas de numéros de SIT. Les isolats de MTBss étaient plus susceptibles d'être résistants à la streptomycine (p<0,008) et à toute résistance aux médicaments (p<0,03) par rapport à M. africanum. Cette étude a démontré que 36,4 % de la tuberculose dans le sud-ouest du Ghana est causée par la sous-lignée camerounaise de MTBC et 20 % par M. africanum de type 1, y compris les lignées West-Africa 1 et West-Africa 2. La diversité du MTBC au Ghana doit être prise en compte lors de l'évaluation des nouveaux vaccins antituberculeux.<br/>El objetivo de este estudio fue utilizar la espoligotipificación y el polimorfismo de secuencia grande (LSP) para estudiar la estructura de la población de aislados del complejo de M. tuberculosis (MTBC). Los aislados de MTBC se identificaron utilizando procedimientos bioquímicos estándar, PCR IS6110 y polimorfismos de secuencia grande. Los aislados se tipificaron adicionalmente mediante espoligotipificación, y los patrones fenotípicos de susceptibilidad a los fármacos se determinaron mediante el método de proporción. Ciento sesenta y dos aislados se caracterizaron mediante tipificación LSP. De estos, 130 (80,25%) se identificaron como Mycobacterium tuberculosis sensu stricto (MTBss), siendo dominante el sublinaje camerunés (N = 59/130, 45,38%). Treinta y dos (19.75%) aislados se clasificaron como Mycobacterium africanum tipo 1, y de estos 26 (81.25%) se identificaron como África Occidental I y 6 (18.75%) como África Occidental II. Los sublinajes de espoligotipificación identificados entre los MTBss incluyeron Haarlem (N = 15, 11.53%), Ghana (N = 22, 16.92%), Beijing (4, 3.08%), EAI (4, 3.08%), Uganda I (4, 3.08%), LAM (2, 1.54%), X (N = 1, 0.77%) y S (2, 1.54%). Nueve aislados tenían números SIT sin sublinajes identificados, mientras que 17 no tenían números SIT. Los aislados de MTBss tenían más probabilidades de ser resistentes a la estreptomicina (p<0,008) y a cualquier resistencia a los medicamentos (p<0,03) en comparación con M. africanum. Este estudio demostró que el 36,4% de la tuberculosis en el suroeste de Ghana es causada por el sublinaje camerunés de MTBC y el 20% por M. africanum tipo 1, incluidos los linajes de África Occidental 1 y África Occidental 2. La diversidad de MTBC en Ghana debe tenerse en cuenta al evaluar las nuevas vacunas contra la tuberculosis.<br/>كان الهدف من هذه الدراسة هو استخدام التنميط السباتي وتعدد الأشكال المتسلسل الكبير (LSP) لدراسة البنية السكانية لعزلات مركب السل (MTBC). تم تحديد عزلات MTBC باستخدام الإجراءات البيوكيميائية القياسية، IS6110 PCR، وتعدد الأشكال المتسلسل الكبير. تم كتابة العزلات كذلك باستخدام spoligotyping، وتم تحديد أنماط قابلية الدواء الظاهري من خلال طريقة التناسب. وتميزت مائة واثنتان وستون عزلًا بكتابة LSP. ومن بين هؤلاء، تم تحديد 130 (80.25 ٪) على أنها المتفطرة السلية بالمعنى الدقيق للكلمة (MTBss)، مع هيمنة السلالة الفرعية الكاميرونية (العدد = 59/130، 45.38 ٪). تم تصنيف اثنين وثلاثين (19.75 ٪) من العزلات على أنها المتفطرة الأفريقية من النوع 1، وتم تحديد 26 منها (81.25 ٪) على أنها غرب إفريقيا الأولى، و 6 (18.75 ٪) على أنها غرب إفريقيا الثانية. وشملت السلالات الفرعية للنمط التشاركي المحددة بين MTBss هارلم (N = 15، 11.53 ٪)، غانا (N = 22، 16.92 ٪)، بكين (4، 3.08 ٪)، EAI (4، 3.08 ٪)، أوغندا I (4، 3.08 ٪)، لام (2، 1.54 ٪)، X (N = 1، 0.77 ٪) و S (2، 1.54 ٪). كان لدى تسع عوازل أرقام جلوس بدون سطور فرعية محددة بينما لم يكن لدى 17 منها أرقام جلوس. كانت عزلات MTBss أكثر عرضة لمقاومة الستربتومايسين (p<0.008) وأي مقاومة للأدوية (p<0.03) عند مقارنتها بـ M. africanum. أظهرت هذه الدراسة أن إجمالي 36.4 ٪ من السل في جنوب غرب غانا ناتج عن السلالة الفرعية الكاميرونية لـ MTBC و 20 ٪ من نوع M. africanum 1، بما في ذلك كل من سلالات غرب إفريقيا 1 وغرب إفريقيا 2. يجب مراعاة تنوع MTBC في غانا عند تقييم لقاحات السل الجديدة.<br/>