Development and validation of quantitative PCR assays for HIV-associated cryptococcal meningitis in sub-Saharan Africa: a diagnostic accuracy study
Tshepiso Mbangiwa
(1, 2, 3, 4)
,
Aude Sturny-Leclère
(2, 3)
,
Kwana Lechiile
(1)
,
Cheusisime Kajanga
(5)
,
Timothée Boyer-Chammard
(2, 3, 6)
,
Jennifer Hoving
(4, 7)
,
Tshepo Leeme
(1)
,
Melanie Moyo
(5)
,
Nabila Youssouf
(1, 8)
,
David Lawrence
(1, 8)
,
Henry Mwandumba
(4, 9)
,
Mosepele Mosepele
(1, 10)
,
Thomas Harrison
(11, 12, 13)
,
Joseph Jarvis
(1, 8)
,
Olivier Lortholary
(2, 3, 14)
,
Alexandre Alanio
(2, 3, 15)
,
J Goodall
,
N Mawoko
,
J Milburn
,
R Mmipi
,
C Muthoga
,
P Ponatshego
,
I Rulaganyang
,
K Seatla
,
N Tlhako
,
K Tsholo
,
S April
,
A Bekiswa
,
L Boloko
,
H Bookholane
,
T Crede
,
L Davids
,
R Goliath
,
S Hlungulu
,
R Hoffman
,
H Kyepa
,
N Masina
,
D Maughan
,
T Mnguni
,
S Moosa
,
T Morar
,
M Mpalali
,
J Naude
,
I Oliphant
,
S Sayed
,
L Sebesho
,
M Shey
,
L Swanepoel
,
M Chasweka
,
W Chimang’anga
,
T Chimphambano
,
E Dziwani
,
E Gondwe
,
A Kadzilimbile
,
S Kateta
,
E Kossam
,
C Kukacha
,
B Lipenga
,
J Ndaferankhande
,
M Ndalama
,
R Shah
,
A Singini
,
K Stott
,
A Zambasa
,
T Banda
,
T Chikaonda
,
G Chitulo
,
L Chiwoko
,
N Chome
,
M Gwin
,
T Kachitosi
,
B Kamanga
,
M Kazembe
,
E Kumwenda
,
M Kumwenda
,
C Maya
,
W Mhango
,
C Mphande
,
L Msumba
,
T Munthali
,
D Ngoma
,
S Nicholas
,
L Simwinga
,
A Stambuli
,
G Tegha
,
J Zambezi
,
C Ahimbisibwe
,
A Akampurira
,
A Alice
,
F Cresswell
,
J Gakuru
,
D Kiiza
,
J Kisembo
,
R Kwizera
,
F Kugonza
,
E Laker
,
T Luggya
,
A Lule
,
A Musubire
,
R Muyise
,
O Namujju
,
J Ndyetukira
,
L Nsangi
,
M Okirwoth
,
A Sadiq
,
K Tadeo
,
A Tukundane
,
D Williams
,
L Atwine
,
P Buzaare
,
M Collins
,
N Emily
,
C Inyakuwa
,
S Kariisa
,
J Mwesigye
,
S Niwamanya
,
A Rodgers
,
J Rukundo
,
I Rwomushana
,
M Ssemusu
,
G Stead
,
K Boyd
,
S Gondo
,
P Kufa
,
E Makaha
,
C Moyo
,
T Mtisi
,
S Mudzingwa
,
T Mwarumba
,
T Zinyandu
,
F Dromer
,
P Johnstone
,
S Hafeez
1
Botswana Harvard AIDS Institute Partnership
2 Mycologie translationnelle - Translational Mycology
3 CNRMA - Centre National de Référence Mycoses Invasives et Antifongiques - National Reference Center Invasive Mycoses & Antifungals
4 University of Cape Town
5 KUHeS - Kamuzu University of Health Sciences
6 Centre hospitalier d'Ajaccio
7 IDM - Institute of Infectious Disease and Molecular Medicine
8 LSHTM - London School of Hygiene and Tropical Medicine
9 LSTM - Liverpool School of Tropical Medicine
10 UB - University of Botswana
11 St George's, University of London
12 St George’s University Hospitals
13 University of Exeter
14 Hôpital Necker - Enfants Malades [AP-HP]
15 AP-HP - Hopital Saint-Louis [AP-HP]
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3 CNRMA - Centre National de Référence Mycoses Invasives et Antifongiques - National Reference Center Invasive Mycoses & Antifungals
4 University of Cape Town
5 KUHeS - Kamuzu University of Health Sciences
6 Centre hospitalier d'Ajaccio
7 IDM - Institute of Infectious Disease and Molecular Medicine
8 LSHTM - London School of Hygiene and Tropical Medicine
9 LSTM - Liverpool School of Tropical Medicine
10 UB - University of Botswana
11 St George's, University of London
12 St George’s University Hospitals
13 University of Exeter
14 Hôpital Necker - Enfants Malades [AP-HP]
15 AP-HP - Hopital Saint-Louis [AP-HP]
Tshepiso Mbangiwa
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- ORCID : 0000-0002-3312-9500
Cheusisime Kajanga
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- ORCID : 0000-0002-7255-3507
Henry Mwandumba
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Alexandre Alanio
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Résumé
Background: HIV-associated cryptococcal meningitis is the second leading cause of AIDS-related deaths, with a 10-week mortality rate of 25-30%. Fungal load assessed by colony-forming unit (CFU) counts is used as a prognostic marker and to monitor response to treatment in research studies. PCR-based assessment of fungal load could be quicker and less labour-intensive. We sought to design, optimise, and validate quantitative PCR (qPCR) assays for the detection, identification, and quantification of Cryptococcus infections in patients with cryptococcal meningitis in sub-Saharan Africa.
Methods: We developed and validated species-specific qPCR assays based on DNA amplification of QSP1 (QSP1A specific to Cryptococcus neoformans, QSP1B/C specific to Cryptococcus deneoformans, and QSP1D specific to Cryptococcus gattii species) and a pan-Cryptococcus assay based on a multicopy 28S rRNA gene. This was a longitudinal study that validated the designed assays on cerebrospinal fluid (CSF) of 209 patients with cryptococcal meningitis at baseline (day 0) and during anti-fungal therapy (day 7 and day 14), from the AMBITION-cm trial in Botswana and Malawi (2018-21). Eligible patients were aged 18 years or older and presenting with a first case of cryptococcal meningitis.
Findings: When compared with quantitative cryptococcal culture as the reference, the sensitivity of the 28S rRNA was 98·2% (95% CI 95·1-99·5) and of the QSP1 assay was 90·4% (85·2-94·0) in CSF at day 0. Quantification of the fungal load with QSP1 and 28S rRNA qPCR correlated with quantitative cryptococcal culture (R2=0·73 and R2=0·78, respectively). Both Botswana and Malawi had a predominant C neoformans prevalence of 67% (95% CI 55-75) and 68% (57-73), respectively, and lower C gattii rates of 21% (14-31) and 8% (4-14), respectively. We identified ten patients that, after 14 days of treatment, harboured viable but non-culturable yeasts based on QSP1 RNA detection (without any positive CFU in CSF culture).
Interpretation: QSP1 and 28S rRNA assays are useful in identifying Cryptococcus species. qPCR results correlate well with baseline quantitative cryptococcal culture and show a similar decline in fungal load during induction therapy. These assays could be a faster alternative to quantitative cryptococcal culture to determine fungal load clearance. The clinical implications of the possible detection of viable but non-culturable cells in CSF during induction therapy remain unclear.
Domaines
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