Molecular characterisation of mutations associated with resistance to first- and second-line drugs among Indonesian patients with tuberculosis

Abstract

الملخص: أهداف البحث: تهدف هذه الدراسة لتحديد الخصائص الجزيئية لتسلسل الجينات rpoB، katG، rrs وgyrA في السل الفطري التي تم عزلها من مجموعة من مرضى إندونيسيين يعانون من السل. طرق البحث: تم تحليل خمسين من عزلات السل الفطري باستخدام اختبار حساسية الدواء لأدوية الخط الأول والثاني باستخدام الطريقة النسبية في وسط سائل. تم استخراج المادة الجينومية لأداء تفاعل سلسلة البلمرة المتعددة من أجل تحديد وتسلسل الجينات ل rpoB katG، rrs وgyrA. النتائج: تقريبا ٨٠٪ (٥٠⁄٤٠) من طفرات rpoB حدثت خارج منطقة النقطة الساخنة تمنح مقاومة الريفامبيسين، ١١.٤٢٪ (٣٥⁄٤). كانت الطفرات katG S315T مقاومة للريفامبيسين، بدلا من مقاومة ايزونيازيد. توجد الطفرات الجينية katG أيضا في أماكن مختلفة وكان هناك ٤٢٪ (٥٠⁄٢١) سلالة مقاومة لستربتومايسين، ولكن ٢ فقط من السلالات لديهاrrs طفرات جينية (G878A و ⁄ أوS514R). وكانت تقريبا ١٤٪ (٧ ⁄ ٥٠) من عزلات السل مقاومة لكاناميسين وكابريوميسين، ولم تأو طفرات في تسلسل منطقة الجين rrs، ٨٠٪ (٤٠ ⁄٥٠) من العزلات لديها طفرات في كوينولون منطقة تحديد المقاومة للجين gyrA بما فيها عموم السلالة الحساسة. الاستنتاجات: من بين ٥٠ سلالة تم تحليلها، معظم الطفرات المرتبطة بمقاومة الريفامبيسين في الجين rpoB وجدت في الجينات katG وgyrA. النسبة الجزيئية باستخدام تقنيات تسلسل الحمض النووي لديها حساسية عالية في اكتشاف الطفرة. Abstract: Objectives: This study aimed to determine molecular characteristics of rpoB, katG, rrs, and gyrA genes in Mycobacterium tuberculosis isolated from a cohort of Indonesian patients with tuberculosis. Methods: Fifty isolates of M. tuberculosis were analysed by testing (DST) for susceptibility to first- and second-line drugs using the proportional method in a liquid medium. The genomic material was extracted to perform multiplex polymerase chain reaction (PCR) for identification and gene sequencing of rpoB, katG, rrs, and gyrA. Results: Approximately 80% (40/50) of the rpoB mutations that were detected outside the hot-spot region (S450L, H445D, D435V, S441L, I491F, and Q432P) conferred rifampicin-resistance on M. tuberculosis. Approximately 11.42% (4/35) of isolates with S315T mutation in katG led to rifampicin-resistance instead of isoniazid-resistance. The mutation in katG gene was found at various locations (P280P, G279R, E340Q, T271I, E340*stop codon, R373G, and S315N). Streptomycin-resistance was detected in 42% (21/50) of the strains, but only two strains had rrs gene mutations (G878A and/or S514R). Approximately 14% (7/50) of M. tuberculosis isolates were kanamycin- and capreomycin-resistant but did not harbour mutations in the rrs gene, while 80% (40/50) of the strains had mutations in the quinolone-resistance determining region (QRDR) of the gyrA gene (S95T, D94V, A90V, and S91P) including the pan-susceptible strain. Conclusions: Of the 50 strains analysed, most of the mutations in the rpoB gene associated with rifampicin-resistance were also detected in the katG and gyrA genes. Molecular characterisation using DNA sequencing techniques is a highly sensitive approach for detecting mutations. الكلمات المفتاحية: وحدة وراثية, الطفرات, السل الفطري, مقاومة الأدوية المتعددة, مقاومة الريفامبيسين, Keywords: Gene, Mutations, Multi-drug resistant (MDR), Mycobacterium tuberculosis, Rifampicin-resistance