Maszyna, która pomoże zakończyć gruźlicę

KwaMsane Township znajduje się pośród wzgórz w południowoafrykańskiej prowincji KwaZulu-Natal. Jedź 30 minut na zachód, a słonie, żyrafy, zebry i nosorożce często przechadzają się poboczem autostrady, która przecina park gier. Kilka kilometrów na wschód leżą rozległe pola trzciny cukrowej, które mienią się w subtropikalnym słońcu i zdają się wlewać do Oceanu Indyjskiego. KwaMsane jest piękne, ale ma jeden z najwyższych na świecie wskaźników gruźlicy wielolekoopornej (MDR), często śmiertelnej postaci choroby.

W listopadzie 2011 roku 25-letnia Jabu Ngcobo poczuła ból w boku i poszła do kliniki KwaMsane, która przypomina parking dla przyczep. Przyczepy kliniki – zwane tutaj parkhomes – otaczają mały zadaszony dziedziniec, który służy jako poczekalnia, z pacjentami siedzącymi na plastikowych krzesłach. Cały czas myślałem, że mam MDR TB, ponieważ mieli ją moi dwaj bracia i moja siostra, mówi Ngcobo.

Ta historia była częścią naszego wydania ze stycznia 2013 r.

• Zobacz resztę numeru
• Subskrybuj

Jej rodzeństwo dowiedziało się, że ma niebezpieczną postać choroby dopiero po oddaniu próbek plwociny, którą trzeba było przewieźć do laboratorium w Durbanie, 275 kilometrów na południe. Laboratorium musiało następnie pielęgnować kultury Prątek gruźlicy dopóki kolonie nie były wystarczająco duże, aby można je było poddać testom wrażliwości na leki. W najlepszym razie proces trwa sześć tygodni; w rzeczywistości, biorąc pod uwagę potrzebę transportu próbek, prawdopodobieństwo zaległości w laboratorium i opóźnienia w zgłaszaniu wyników, często mijają trzy miesiące, zanim pacjenci w wiejskich miastach, takich jak KwaMsane, dowiedzą się, czy skorzystają na stosunkowo prostym, sześciomiesięcznym kursie antybiotyki lub zamiast tego potrzebują 18-miesięcznej fali ciężkich leków. Opóźnienie może oznaczać różnicę między trwałym uszkodzeniem płuc, a nawet śmiercią, a wyzdrowieniem bez długotrwałych konsekwencji.

Ngcobo rzeczywiście miała lekoodporną postać gruźlicy – ​​i następnego dnia rozpoczęła leczenie. Richard Lessells, szkocki lekarz, który leczył ją i członków jej rodziny w klinice KwaMsane, zauważa, że ​​dla rodzeństwa Ngcobo miesiące, które minęły bez odpowiedniego leczenia, miały wysokie koszty: jeden z jej braci doznał uszkodzenia płuc, które nigdy się nie zagoi. Natomiast Jabu miesiąc po postawieniu diagnozy nie miała wykrywalnych poziomów bakterii, ponieważ natychmiast zaczęła brać 22 tabletki dziennie, a także zastrzyki leków przeciw gruźlicy.

Szybka diagnoza i powrót do zdrowia Ngcobo były możliwe dzięki maszynie zwanej a GeneXpert , który stoi na blacie w jednej z przyczep i przypomina wysokiej klasy ekspres do kawy. Chociaż zaawansowane sztuczki molekularne wykorzystuje do identyfikacji DNA M. tuberculosis byłoby niewyobrażalne poza najnowocześniejszym laboratorium biologicznym kilka lat temu, urządzenie jest proste w użyciu. Technik wyciska próbkę plwociny od pacjenta do czegoś, co wygląda jak wkład do drukarki, a następnie wciska ją do urządzenia, które wykonuje reakcję, która wzmacnia określone fragmenty M. tuberculosis DNA, jeśli są obecne. Cząsteczki fluorescencyjne zapalają się, gdy wejdą w kontakt z docelowym DNA, a maszyna wykrywa fluorescencję, wysyłając informacje do komputera. Cały proces trwa zaledwie dwie godziny. GeneXpert może nie tylko wykryć obecność bakterii wywołujących gruźlicę, ale także dokładnie określić, czy DNA bakterii zawiera mutacje, o których wiadomo, że czynią chorobę oporną na najczęściej stosowany lek.

Gruźlica , który rutynowo rozprzestrzenia się w powietrzu, zaraża jedną trzecią populacji ludzkiej. Dla prawie wszystkich tych osób jest to nieszkodliwe, a większość nawet nie wie, że zostali zarażeni. A dla większości świata jest to choroba głównie o znaczeniu historycznym. Jednak w wielu biednych krajach, zwłaszcza w środkowej i południowej Afryce, utrzymuje się ona w proporcjach epidemii. Szacuje się, że w 2011 r. zachorowało 8,7 mln osób z powodu M. tuberculosis . Każdego roku na gruźlicę umiera około 1,4 miliona ludzi; HIV jest jedynym czynnikiem zakaźnym, który zabija więcej.

Lekarz gruźlicy w Durbanie, Iqbal Master, z zadowoleniem przyjmuje GeneXpert, ale mówi, że stwarza on wiele wyzwań.

Jednym z kluczowych powodów, dla których ta epidemia trwa, jest to, że nie ma skutecznego i niedrogiego sposobu na stwierdzenie, kto jest zarażony. Gruźlica pozostaje niezdiagnozowana u około trzech milionów ludzi każdego roku. Niektóre po prostu nigdy nie są testowane. Inni, ze względu na przestarzałe technologie diagnostyczne, niesłusznie otrzymują czysty rachunek zdrowia. Tradycyjna diagnostyka gruźlicy polega na wybarwieniu próbki plwociny barwnikami, a następnie zbadaniu szkiełka pod mikroskopem w poszukiwaniu bakterii. Ten wymaz, opracowany 125 lat temu, wykrywa mniej niż 60 procent wszystkich przypadków i nie identyfikuje szczepów lekoopornych. Bardziej precyzyjny test posiewu w celu określenia wrażliwości na niektóre leki trwa dłużej, kosztuje więcej i musi być wykonany w dobrze wyposażonym laboratorium – dlatego jest używany oszczędnie. Według Światowej Organizacji Zdrowia oznacza to, że około 80 procent przypadków lekoopornych na świecie pozostaje niewykrytych. Razem te niezdiagnozowane osoby stanowią ogromny rezerwuar bakterii, w tym szczepy lekooporne. Infekcja kwitnie i przeskakuje przez społeczności, niszcząc najbardziej wrażliwe osoby, takie jak już osłabione przez HIV.

Praktyczne, szybkie i potężne narzędzie diagnostyczne może zmienić tę śmiertelną dynamikę. Wprowadzony na rynek w ramach partnerstwa publiczno-prywatnego między University of Medicine and Dentistry of New Jersey, Foundation for Innovative New Diagnostics w Genewie w Szwajcarii i Cepheid, producentem z siedzibą w Sunnyvale w Kalifornii, maszyna do wykrywania gruźlicy GeneXpert uzyskała aprobatę od WHO w grudniu 2010 r. Kilka miesięcy później minister zdrowia RPA, Aaron Motsoaledi porównali maszyny do bazook w wojnie z gruźlicą i zobowiązali się umieścić je w każdym z 52 okręgów kraju.

Sama maszyna GeneXpert nie wystarczy, aby przełamać ogromny problem gruźlicy w Afryce Południowej czy gdziekolwiek indziej. To prawdopodobnie wymagałoby silnej szczepionki połączonej ze znacznie silniejszymi lekami niż obecnie. Tymczasem dla krajów dotkniętych gruźlicą, w tym coraz większej liczby przypadków opornych na coraz większą liczbę leków, takie narzędzie diagnostyczne jest kluczowym i koniecznym pierwszym krokiem. Wdrożenie go na szeroką skalę w kraju takim jak Republika Południowej Afryki, gdzie znaczna część populacji nie ma dostępu do zaawansowanej opieki medycznej, będzie wyzwaniem logistycznym i finansowym. Ale niewykonanie tego może być śmiertelne. Aby zrozumieć stawkę, warto zastanowić się nad wybuchem kilka lat temu koszmarnego szczepu gruźlicy, zaledwie kilkaset kilometrów od KwaMsane Township.

Marzenia

Jednym z najbardziej przerażających aspektów gruźlicy jest to, że ludzie traktowali ją z taką obojętnością. Zbyt często pacjenci rozpoczynają leczenie, szybko czują się lepiej, a potem przestają brać tabletki lub przyjmują je sporadycznie. Stwarza to doskonałą okazję do rozwoju oporności, ponieważ bakterie z mutacjami, które czynią je najmniej podatnymi na lek, prawdopodobnie przeżyją niepełne leczenie. Jest jeszcze najstraszniejszy ze wszystkich scenariuszy: niewłaściwie zdiagnozowana lub niew pełni leczona MDR TB może prowadzić do rozwoju mutantów XDR, które unikają dwóch głównych klas leków przeciwgruźliczych. O wybuchu właśnie takiego szczepu zgłoszono po raz pierwszy w 2006 roku. Miało to miejsce w KwaZulu-Natal.

Tugela Ferry, około czterech godzin jazdy od KwaMsane Township, to małe miasteczko w centralnej części prowincji. W sierpniu 2006 r. nagłówki gazet na całym świecie opisywały wstrząsającą wiadomość, że 52 z 53 pacjentów z gruźlicą, którzy zameldowali się w Szpital Kościoła Szkockiego tam zmarł — średnio w ciągu 16 dni od przyjęcia. Testy później ujawniły, że mieli szczepy XDR. Wybuch zmusił RPA do długiego i uważnego przyglądania się błędom w zakresie zdrowia publicznego, które umożliwiły ewolucję i rozprzestrzenianie się tych niebezpiecznych szczepów. Z przodu i pośrodku był brak odpowiednich narzędzi diagnostycznych. Biorąc pod uwagę, że nawet w idealnych warunkach zdiagnozowanie gruźlicy lekoopornej zajęłoby ponad miesiąc, pacjenci nie mieli szans: wszyscy zmarli, zanim dowiedzieli się, że mają śmiertelną postać choroby.

Technik Gregory Mkhize popisuje się największą maszyną GeneXpert w Afryce w szpitalu Prince Mshiyeni Memorial. Może przetworzyć 48 próbek na raz.

W ślad za Tugelą Ferry rząd wyznaczył oddziały na Szpital Króla Jerzego V , 75-letni ośrodek gruźlicy w Durbanie, wyłącznie dla przypadków lekoopornych. Celem było zarówno poprawa wyników leczenia, jak i spowolnienie rozprzestrzeniania się choroby. Szpital posiada siedem oddziałów po 32 łóżka, w tym jeden przeznaczony wyłącznie dla dzieci. Jest lista oczekujących, chociaż Iqbal Master, lekarz zarządzający programem, jest dumny, że wszyscy chorzy pacjenci i ci z gruźlicą XDR są przyjmowani w ciągu kilku tygodni od skierowania; w styczniu 2007 roku opóźnienia sięgały czterech miesięcy. Mówi, że mieliśmy pacjentów umierających na liście oczekujących.

Pacjenci tacy jak Nomthandzau Elizabeth Mjwara, 48-letnia kobieta zarażona wirusem HIV i gruźlicą MDR, są wdzięczni za jedno z 224 łóżek. To tak, jakbym został w domu, mówi Mjwara, który od kwietnia mieszka w szpitalu. Po tym, jak poważnie zachorowała, minęły cztery miesiące, zanim zwróciła się o pomoc, oddała próbkę plwociny, otrzymała diagnozę gruźlicy i została przyjęta do króla Jerzego V w celu rozpoczęcia leczenia. Wielu pacjentów zakażonych wirusem HIV trafia do szpitala w tak zaawansowanym stadium AIDS, że nawet właściwe leczenie gruźlicy jest za mało i za późno. Na szczęście, pomimo opóźnień w diagnostyce, Mjwara wciąż miał wystarczająco dużo układu odpornościowego, by zareagować na leki.

Pomimo optymistycznego nastawienia pacjentów takich jak Mjwara i pierwszorzędnej opieki, jaką otrzymują, wielu w King George V cierpi na zaawansowane przypadki gruźlicy i wielu wychodzi w trumnach. Ci, którzy przeżyją, jak Mjwara, muszą codziennie przez kilka miesięcy znosić bolesne zastrzyki, które mogą powodować utratę słuchu i psychozę. Kaszel dotyka oddziałów w dzień iw nocy, a aby zniechęcić do infekcji przenoszonych drogą powietrzną, okna pozostają otwarte, nawet gdy temperatura spada.

Prawie po wszystkim pozytywnym, co zostało powiedziane o gruźlicy, następuje „ale”.

Większość lekarzy i pielęgniarek pracujących na oddziale nosi maski na twarz. Mistrz wyraźnie tego nie robi, po części dlatego, że pacjenci z ubytkiem słuchu w dużym stopniu polegają na czytaniu z ruchu warg. Ma współczujący i tęskny uśmiech, podkreślony przez krzaczastą, słono-pieprzową brodę mędrca. Broda chroni mnie przed gruźlicą, żartuje Mistrz.

Skuteczne wykorzystanie GeneXpert w RPA ostatecznie zmniejszy presję wywieraną na szpitale takie jak King George V, spowalniając rozprzestrzenianie się opornych przypadków poprzez przyspieszenie ich wykrywania i wcześniejsze rozpoczęcie właściwego leczenia. Jednak prawie za wszystkim pozytywnym, co zostało powiedziane o gruźlicy, następuje „ale”, a Master szybko podkreśla ograniczenia technologii. Jeden jest techniczny. Testy hodowlane pozostają dokładniejsze niż GeneXpert. Co więcej, testowanie posiewów pozostaje jedynym sposobem na dokładną diagnozę XDR TB. Wreszcie, agresywne dążenie do rozpoczęcia korzystania z GeneXpert w całym kraju obciąża system opieki zdrowotnej. Chociaż identyfikacja osób z aktywną chorobą przyniesie długoterminowe korzyści dla zdrowia publicznego, zwiększy natychmiastową liczbę pacjentów szukających opieki medycznej. Master cytuje badania sugerujące, że GeneXpert zwiększy obciążenie pacjentów nawet o 500 procent w krótkim okresie. Mówi, że nie ustalili logistyki, jaki jest idealny sposób na wdrożenie GeneXpert. To zajmie trochę czasu.

W rześki wrześniowy poranek Mistrzyni zatrzymuje się przy łóżku Mjwary i podziwia jeden z jej wielu projektów rzemieślniczych, biurkowy stojak na ołówki, który wykonała z pustych rolek papieru toaletowego i szpatułek. Więc tam poszły moje depresory! on dokucza. Jej bluza ma wyszyte słowo: Dreams.

Czekam na szczepionkę

Chociaż wiele części RPA jest bogatych, szpital Prince Mshiyeni w Durbanie przypomina, że ​​znaczna część kraju jest nadal bardzo biedna i brakuje w niej nowoczesnych obiektów medycznych. 1200-łóżkowy szpital ma strażników przy wejściu, wąskie korytarze wypełnione chorowitymi pacjentami i tłumy ludzi nieustannie poruszających się korytarzami. Lekarze z Durbanu, którzy tam nie pracują, często przewracają oczami na wzmiankę o jego nazwie, a ostatnie wiadomości mówią o problemach związanych z brakiem personelu, długimi kolejkami w przychodni, błędami w zabezpieczeniach (w tym zaginięciem martwego ciała) i wybuchem epidemii infekcja bakteryjna, która zabiła pięcioro dzieci. Ale na terenie tego rozległego szpitala znajduje się największa maszyna GeneXpert w Afryce. Odsłonięta przez ministra zdrowia Motsoalediego w Światowy Dzień Gruźlicy w marcu 2011 roku, mamut ma dwa metry wysokości i 2,5 metra długości. Może przetwarzać 48 wkładów na raz; przechodzą przez urządzenie za pomocą przenośników taśmowych i ramienia robota.

Kilka lat temu Motsoaledi pomógł poprowadzić skuteczną ogólnokrajową kampanię, której celem było przetestowanie 15 milionów ludzi na obecność wirusa HIV i podawanie leków retrowirusowych każdemu z poważnie uszkodzonym układem odpornościowym. Teraz jest optymistą, że GeneXpert, który, jak obiecał, znajdzie się w każdym publicznym obiekcie w RPA, który będzie go potrzebował do końca 2012 roku, zrewolucjonizuje kontrolę gruźlicy. Motsoaledi mówi, że kiedy rozpoczęliśmy kampanię [testów na HIV] w 2010 roku, nie było GeneXpert, więc badanie przesiewowe na gruźlicę przeprowadzono za pomocą pięciu pytań. Po prostu zadajesz pięć pytań i decydujesz na podstawie swoich odpowiedzi? pyta z niedowierzaniem. Teraz w większości stacji testowych upewniamy się, że jest tam GeneXpert.

Koszty urządzeń diagnostycznych są przytłaczające kosztem wielomiesięcznej opieki szpitalnej nad chorymi na gruźlicę.

Ale samo posiadanie maszyn nie wystarczy. Pewnego dnia tygodnia we wrześniu maszyna z 48 wkładami w szpitalu Prince Mshiyeni mierzyła tylko jedną próbkę. Dzieje się tak, ponieważ szybkie zwiększanie skali zaawansowanych testów gruźlicy spowodowało obciążenie systemu do granic wytrzymałości. Tylko jeden dostawca dostarcza kasety, a już wystąpiły niedobory, które doprowadziły do ​​ogromnych zaległości w nieprzetworzonych próbkach, mówi Stephen Carpenter, kierownik kliniczny szpitala Don McKenzie w Botha Hills, niedaleko Durbanu. GeneXpert jeszcze nie dotarł do swojego szpitala. Obiecano nam, że zostanie on wprowadzony w całym województwie i powiecie, ale były różnego rodzaju opóźnienia finansowe i logistyczne – mówi.

Ponieważ GeneXpert nie wymaga hodowli gruźlicy, zmniejsza ryzyko dla pracowników laboratorium.

Rzeczywiście, wdrożenie GeneXpert wymaga znacznych inwestycji ze strony rządu RPA. Maszyna z czterema wkładami i komputerem stacjonarnym kosztuje 17 000 USD, a naboje 9,98 USD. Analizy pokazują, że test GeneXpert w Afryce Południowej, obejmujący czas personelu i konserwację maszyn, kosztuje około 25 USD za próbkę, w porównaniu z 3 USD za rozmaz plwociny i od 12 do 16 USD za kulturę. Zwiększone koszty są w pewnym stopniu równoważone przez fakt, że GeneXpert obejmuje testy oporności – tradycyjne testy wrażliwości na leki w leczeniu pierwszego rzutu kosztują 72 USD za test – ale ogólnie rzecz biorąc, artykuł opublikowany przez PLOS ONE Okazało się, że RPA będzie musiała wydać o 55 procent więcej na każdy przypadek podejrzenia gruźlicy, jeśli w pełni rozszerzy wykorzystanie technologii zgodnie z planem.

Z drugiej strony kraj otrzyma za to poważny huk, ponieważ koszty maszyny są mniejsze niż koszty zapewnienia wielomiesięcznej opieki szpitalnej dla chorych na gruźlicę. Koszty diagnozy stanowią bardzo, bardzo mały ułamek całkowitego programu kontroli gruźlicy, a korzyści są znaczne, mówi Mark Nicol, mikrobiolog kliniczny, który ma wspólną wizytę na Uniwersytecie w Kapsztadzie i rządowej National Health Laboratory Service. Nicol zauważa, że ​​biedniejsze kraje o dużym obciążeniu gruźlicą będą potrzebować pomocy z zewnątrz. Ale jest to cena, na którą RPA z pewnością może sobie pozwolić, mówi.

Nie tylko on uważa, że ​​test jest warty zachodu. GeneXpert zmienił sposób, w jaki diagnozujemy gruźlicę, mówi Nesri Padayatchi, który wcześniej zarządzał oddziałami gruźlicy w King George V, a teraz pracuje w całym mieście nad gruźlicą i HIV w Centrum Programu Badań nad AIDS w Afryce Południowej. Ale tutaj pojawia się nieuniknione ale: możesz zidentyfikować wszystkich tych pacjentów, ale to nie rozwiązuje głównego problemu. Klinicyści gruźlicy, tacy jak Padayatchi, od dawna marzyli o lepszych lekach zarówno do zapobiegania, jak i leczenia choroby. Szczepionka przeciw gruźlicy została faktycznie wprowadzona prawie sto lat temu i jest szeroko stosowana. Jednak jego skuteczność jest tak wiele kontrowersji, że na przykład Stany Zjednoczone generalnie jej nie zalecają. To cudowna szczepionka — zastanawiasz się, czy działa, żartuje Padayatchi. Jedenaście szczepionek przeciw gruźlicy znajduje się obecnie w badaniach klinicznych, co jest odzwierciedleniem intensywnych wysiłków ostatnich dziesięciu lat w celu odmłodzenia pola, ale żadna nie uzasadniła jeszcze badania skuteczności na pełną skalę. Światowa Organizacja Zdrowia szacuje, że najwcześniej można zarejestrować szczepionkę w 2020 roku.

Jabu Ngcobo rozwinął lekooporną gruźlicę, ale szybko zdiagnozowano go za pomocą GeneXpert i całkowicie wyzdrowiał.

Jeśli chodzi o terapie, od 40 lat nie pojawiła się na rynku żadna nowa klasa leków przeciw gruźlicy, chociaż oczekuje się, że dwie z nich zakończą w tym roku testy na ludziach; każdy wydaje się działać przeciwko opornym szczepom. Dziewięć innych związków znajduje się na różnych etapach badań na ludziach. Jednak przyszłość tych leków pozostaje niepewna.

Międzynarodowe agencje zdrowia uzgodnili plan zmniejszenia gruźlicy do mniej niż jednego przypadku na milion ludzi do 2050 roku. Byłby to spadek z 8,7 miliona przypadków na całym świecie do około 7000. Partnerstwo precyzuje, że kluczem do sukcesu jest skuteczna szczepionka połączona z terapiami zdolnymi do pokonania podatnych na leki M. tuberculosis w ciągu dwóch miesięcy. Nie ma oczywiście gwarancji, że którykolwiek z nich zostanie opracowany do 2050 roku. Ale GeneXpert może przynajmniej przybliżyć świat do celu, jakim jest prawie wyeliminowanie tej choroby.

ukryć