Candidate immunological and transcriptional biomarkers for the different stages of Tuberculosis infection

Abstract

Tuberculosis (TB) is an infectious disease caused by Mycobacterium tuberculosis (Mtb). It is estimated that one third of the world population is infected with Mtb, either without the presence of symptoms, which is known as latent infection (LTBI, Latent Tuberculosis Infection) or developing active disease, mainly in lung tissue. The latent state is characterized by the presence of Mtb within the host without causing symptoms, although maintaining their viability with the potential to replicate and cause active disease TB. These individuals are considered as a reservoir of mycobacteria and may revert to active TB, thus transmiting the infection to other healthy subjects.

Two tests are performed routinely for the diagnosis of TB. The first one is the tuberculin skin test (TST) in which skin induration is measured after 48-72 hours of injection with 2-10 units of purified protein derivative (PPD) or tuberculin. The second test is called IGRA, from Interferon Gamma Release Assay test, based on the specific release of gamma interferon (IFNg) against Mtb antigens. However, none of these tests can differentiate between active and latent disease, nor be used to predict the risk of developing active TB in the future. The aim of this project is the study of the immunological and gene expression profile in order to find a differential pattern of expression between patients with active TB and patients with LTBI. These differences could be used as a biomarker to distinguish between the two stages of the disease and help early diagnosis of TB infection. Those individuals who, despite having a high degree of contact with a sick person (healthy contacts), do not develop the disease, are also to be studied. From the study of these patients we could determine whether they are developing a different immune response from that of infected individuals, and if it is conferring them protection against Mtb. If any differences are found, these could be the key for the design and development of a new therapeutic tools.

La Tuberculosis (TB) es una enfermedad infecciosa causada por la bacteria Mycobacterium tuberculosis (Mtb). Se estima que un tercio de la población mundial está infectada por Mtb, ya sea sin presencia de síntomas, lo que se conoce como infección latente (LTBI, del inglés Latent Tuberculosis Infection) o desarrollando la enfermedad activa, principalmente en el tejido pulmonar. Se define como infección latente al estado en el cual Mtb persiste dentro del hospedador sin causar síntomas, pero manteniendo su viabilidad con el potencial para replicarse y provocar enfermedad activa. Estos individuos son considerados como un reservorio de la micobacteria, pudiendo revertir a TB activa, y por tanto transmitir al Mtb a otros sujetos sanos, en cualquier momento de sus vidas

Para el diagnóstico de la TB, se realizan dos pruebas de forma rutinaria, el test de la tuberculina (TST, del inglés Tuberculin Skin Test), en la que se mide la induración presente en el individuo tras 48 - 72 horas de la inyección de entre 2 a 10 unidades de un derivado proteico purificado (PPD) o tuberculina, y el test IGRA (del inglés, Interferon Gamma Release Assay), basado en la liberación específica de interferón gamma (INFg) frente a antígenos de Mtb. Sin embargo, ninguna de estas pruebas sirve para diferenciar entre enfermedad activa o latente, ni pueden ser usadas para predecir el riesgo a desarrollar TB activa en el futuro. Lo que se pretende con este proyecto es hacer un estudio de la expresión génica y el perfil inmunológico con el fin de encontrar un patrón de expresión diferencial entre los pacientes con TB activa y pacientes con LTBI. Estas diferencias podrían ser usadas como un biomarcador que permita distinguir entre los dos estados de la enfermedad y ayudar así a un diagnóstico temprano y efectivo de la misma. Se estudiará también a aquellas personas que, a pesar de tener un alto grado de contacto con un enfermo, no se contagian ni desarrollan la enfermedad (contactos sanos). Se estudiará a estos pacientes con el fin de determinar si en ellos se está desarrollando una respuesta inmune diferente a la que tiene lugar en las personas infectadas, y que ésta les esté confiriendo protección frente a Mtb. De existir diferencias en el patrón de expresión, éstas podrían ser la clave para el diseño y desarrollo de nuevas estrategias terapéuticas.

A Tuberculose (TB) é unha enfermidade infecciosa causada pola bacteria Mycobacterium tuberculosis (Mtb). Estímase que un terzo da poboación mundial está infectada por Mtb, xa sexa sen presenza de síntomas, o que se coñece como infección latente (LTBI, do inglés Latent Tuberculosis Infection) ou desenvolvendo a enfermidade activa, principalmente no tecido pulmonar. Defínese como infección latente ao estado no cal Mtb persiste dentro do hospedador sen causar síntomas, pero mantendo a súa viabilidade co potencial para replicarse e provocar enfermidade activa. Estes individuos son considerados como un reservorio da micobacteria, podendo reverter a TB activa, e por tanto transmitir ao Mtb a outros suxeitos sans, en calquera momento das súas vidas

Para o diagnóstico da TB, realízanse dúas probas de forma rutineira, o test da tuberculina (TST, do inglés Tuberculin Skin Test), na que se mide a induración presente no individuo tras 48 - 72 horas da inxección de entre 2 a 10 unidades dun derivado proteico purificado (PPD) ou tuberculina, e o test IGRA (do inglés, Interferon Gamma Release Assay), baseado na liberación específica de interferón gamma (INFg) fronte a antíxenos de Mtb. Con todo, ningunha destas probas serve para diferenciar entre enfermidade activa ou latente, nin poden ser usadas para predicir o risco a desenvolver TB activa no futuro. O que se pretende con este proxecto é facer un estudo da expresión xénica e o perfil inmunolóxico da enfermidade co fin de atopar un patrón de expresión diferencial entre os pacientes con TB activa e pacientes LTBI. Estas diferenzas poderían ser usadas como un biomarcador que permita distinguir entre os dous estados da enfermidade e axudar así a un diagnóstico temperán e efectivo da mesma. Estudarase tamén a aquelas persoas que, a pesar de ter un alto grao de contacto cun enfermo, non se contaxian nin desenvolven a enfermidade (contactos sans). Estudarase a estes pacientes co fin de determinar se neles estase desenvolvendo unha resposta inmune diferente á que ten lugar nas persoas infectadas, e que esta lles estea conferindo protección fronte a Mtb. De existir diferenzas no patrón de expresión, estas poderían ser a clave para o deseño e desenvolvemento de novas estratexias terapéuticas.