Molecular epidemiology of tuberculosis: toy or tool? A review of the literature and examples from Central Europe

ZusammenfassungGenotypisierung (Synonym: DNA-Fingerprinting) von Erregern ist zu einem für die Mikrobiologie und Epidemiologie unverzichtbaren Instrument geworden. Eines der ersten Ziele war Mycobacterium tuberculosis. In den letzten 15 Jahren haben rund 900 einschlägige Publikationen den Stellenwert der Genotypisierung bei Tuberkulose gefestigt. Sie brachten neue Einblicke in den natürlichen Verlauf der Tuberkuloseinfektion, insbesondere zur Häufigkeit von Reaktivierung, Reinfektion und Mehrfachinfektion, und führten zur Weiterentwicklung pathophysiologischer Konzepte. Weiterhin stellen die Einschätzung frischer Infektionsübertragungen in einer Population und die Analyse von Ausbrüchen und Laborkontaminationen den Haupteinsatzbereich des DNA-Fingerprintings dar. So kann das Aufdecken eines Ausbruchs (Clusters) Hinweise auf weitere, unerkannte Fälle liefern. Die Identifikation von Laborkontaminationen (falsch positive Kulturen) verhindert unnötige Therapierisiken und -kosten und kann Schwachstellen im Labor aufzeigen. Einige europäische Staaten nutzen DNA-Fingerprinting prospektiv auf nationaler Ebene. So kann der Anteil der Tuberkulosefälle, für die Public Health Fachkräfte einen epidemiologischen Zusammenhang dokumentieren können, nach Einbezug der Fingerprinting-ergebnisse deutlich gesteigert werden. Weltweit gesehen sind Stammfamilien identifiziert, charakterisiert und ihre Ausbreitung kartiert worden. Der Import von multiresistenten M. tuberculosis des Beijing-Genotyps nach Mitteleuropa wird hier beispielhaft diskutiert. Ziel der weiteren Entwicklung ist letztlich eine rasche molekularepidemiologische Analyse gleichzeitig und in einem Schritt mit der Bestimmung von Spezies, Resistenz und Pathogenitätsfaktoren.SummaryGenotyping has become an indispensable tool in medical microbiology and epidemiology. One of the first targets has been Mycobacterium tuberculosis. Over the past 15 years approximately 900 pertinent publications have substantiated the value of the genotyping approach for tuberculosis control. New insights into the understanding of the natural history of tuberculosis, especially regarding the frequencies of reactivation, reinfection or multiple infection entailed adaptations of pathophysiological concepts. However, assessment of recent transmission, outbreak analysis, and detection of laboratory contamination still form the genuine scope of genotyping. Detection of unsuspected clusters of cases can provide clues to search for further, undetected cases. Uncovering false positive cultures spares the risks and costs of unnecessary treatment and may reveal systematic laboratory weaknesses. Several European countries already profit from nationwide prospective fingerprinting. After providing genotyping results to public health officials, these were able to document epidemiological links for substantially more tuberculosis patients. On a global scale, strain families and particular strains have been identified, characterised and traced in their spread. The importation of Beijing-genotype multidrug-resistant M. tuberculosis into Central European countries will be described here as an example. The goal for further developments is the ability to compare isolates for epidemiological purposes in a single step that also comprises species determination, drug resistance testing and detection of pathogenicity factors.