Real-time PCR for the rapid identification of latent tuberculosis infection using host-serum biomarkers

Tuberkulose ist eine Krankheit, die die Menschheitsgeschichte seit Jahrhunderten geprägt hat, doch ein erheblicher Teil der Weltbevölkerung trägt die Bakterien, die sie verursachen, in sich, ohne jemals Symptome zu zeigen. Dieser Zustand wird als latente Tuberkuloseinfektion bezeichnet. In diesem Zustand hält das Immunsystem die Bakterien in einer Art Warteschleife, was verhindert, dass sie sich vermehren und die Person krank machen, aber die Bakterien bleiben im Körper am Leben. Die Herausforderung für Ärzte besteht darin, dass aktuelle Tests zwar feststellen können, ob eine Person mit den Bakterien in Kontakt gekommen ist, sie aber nicht zuverlässig zwischen jemandem unterscheiden können, der die Infektion sicher in diesem ruhenden Zustand in sich trägt, und jemandem, der kurz davor steht, die aktive, gefährliche Krankheit zu entwickeln. Diese Wissenslücke macht es schwierig vorherzusagen, wer später krank werden könnte und wer eine sofortige Behandlung benötigt. Wissenschaftler haben lange vermutet, dass das körpereigene Immunsystem eine spezifische chemische Signatur im Blut hinterlässt, die genau offenbaren könnte, was im Inneren geschieht, und so einen Weg bietet, den Unterschied zwischen einer stillen, kontrollierten Infektion und einer, die kurz vor einem Ausbruch steht, sichtbar zu machen.

Ein Forschungsteam in Sri Lanka machte sich daran, diese chemischen Signaturen zu finden, indem es die im Blut zirkulierenden genetischen Anweisungen von Menschen mit Tuberkulose untersuchte. Sie konzentrierten sich auf einen speziellen Typ von Molekülen, die sogenannte Messenger-RNA, die als temporäre Kopie der Anweisungen eines Gens fungiert und der Zelle mitteilt, welche Proteine sie bauen soll. Durch die Messung dessen, wie viel dieser Anweisungen im Blutserum vorhanden war, konnten die Forscher sehen, welche Gene hart arbeiteten und welche ruhig waren. Sie untersuchten insgesamt 143 Personen und unterteilten sie in drei Gruppen: jene mit aktiver Tuberkulose, die derzeit krank waren, jene mit der latenten Infektion, die gesund waren, aber die Bakterien in sich trugen, und eine Gruppe von engen Kontaktpersonen, die mit den Bakterien in Kontakt gekommen waren, aber negativ auf eine Infektion getestet hatten. Das Team verwendete eine Technik, die wie ein hochempfindlicher Zähler wirkt und winzige Mengen an genetischem Material verstärkt, damit sie genau gemessen werden konnten. Sie untersuchten fünf spezifische Gene, von denen frühere Forschungen nahelegten, dass sie an der Abwehr des Körpers gegen die Bakterien beteiligt sein könnten.

Die Ergebnisse zeigten ein klares Muster, das die kranken Patienten von den Personen mit der latenten Infektion unterschied. Ein Gen, das ein chemisches Signal erzeugt, das Immunzellen an den Ort der Infektion ruft, wurde bei fast allen Probanden der Studie gefunden. Die Menge dieses Signals verhielt sich jedoch unterschiedlich, je nach Gesundheitszustand der Person. Bei den Menschen mit der latenten Infektion war dieses Gen sehr aktiv, was darauf hindeutete, dass ihr Immunsystem die Bakterien erfolgreich unter Kontrolle hielt. Im Gegensatz dazu war dasselbe Gen bei den Menschen mit aktiver Tuberkulose viel weniger aktiv. Die Forscher fanden auch heraus, dass zwei andere Gene – eines, das am Bau von Proteinen beteiligt ist, und ein anderes, das Zellen hilft, sich zu bewegen und zu kommunizieren – ein ähnliches Muster folgten. Diese Gene waren in der latenten Gruppe hochgefahren, aber in der aktiven Gruppe heruntergeregelt. Dieser Unterschied war statistisch signifikant, was bedeutet, dass es unwahrscheinlich war, dass dies durch Zufall geschah, und er blieb auch bestehen, als die Forscher eine separate Gruppe von fünfzig zusätzlichen Personen testeten, um ihre Ergebnisse zu bestätigen.

Nicht jedes der von ihnen getesteten Gene erwies sich als nützlicher Marker. Zwei der von ihnen untersuchten Gene zeigten keinen konsistenten Unterschied zwischen den Gruppen, was darauf hindeutet, dass sie allein möglicherweise nicht zuverlässig geeignet sind, um diese beiden Zustände voneinander zu unterscheiden. Die Studie legt nahe, dass die Betrachtung einer Kombination dieser aktiven Gene ein viel klareres Bild liefert als die Betrachtung nur eines einzelnen Gens. Die Forscher glauben, dass dieser Ansatz zu einem neuen Typ von Diagnosewerkzeug führen könnte, das durch einen einfachen Bluttest schnell identifiziert, wer die latente Infektion hat und wer Gefahr läuft, krank zu werden. Im Gegensatz zu aktuellen Methoden, die sich auf Hauttests oder Bluttests stützen, welche die Immunreaktion auf die Bakterien selbst messen, betrachtet diese Methode, wie der menschliche Körper in Echtzeit reagiert. Obwohl die Studie noch nicht beweist, dass diese Marker genau vorhersagen können, wer in Zukunft krank werden wird, deutet sie stark darauf hin, dass diese genetischen Signale zwischen einer kontrollierten, latenten Infektion und einer aktiven Krankheit unterscheiden können. Diese Unterscheidung ist ein entscheidender Schritt zur Entwicklung schnellerer, weniger invasiver Wege, um Tuberkulose zu managen, insbesondere in Gebieten, in denen die Krankheit am häufigsten vorkommt und die Ressourcen begrenzt sind.