Background Identification of blood biomarkers that prospectively predict progression of Mycobacterium tuberculosis infection to tuberculosis disease might lead to interventions that combat the tuberculosis epidemic. We aimed to assess whether global gene expression measured in whole blood of healthy people allowed identification of prospective signatures of risk of active tuberculosis disease. Methods In this prospective cohort study, we followed up healthy, South African adolescents aged 12–18 years from the adolescent cohort study (ACS) who were infected with M tuberculosis for 2 years. We collected blood samples from study participants every 6 months and monitored the adolescents for progression to tuberculosis disease. A prospective signature of risk was derived from whole blood RNA sequencing data by comparing participants who developed active tuberculosis disease (progressors) with those who remained healthy (matched controls). After adaptation to multiplex quantitative real-time PCR (qRT-PCR), the signature was used to predict tuberculosis disease in untouched adolescent samples and in samples from independent cohorts of South African and Gambian adult progressors and controls. Participants of the independent cohorts were household contacts of adults with active pulmonary tuberculosis disease. Findings Between July 6, 2005, and April 23, 2007, we enrolled 6363 participants from the ACS study and 4466 from independent South African and Gambian cohorts. 46 progressors and 107 matched controls were identified in the ACS cohort. A 16 gene signature of risk was identified. The signature predicted tuberculosis progression with a sensitivity of 66·1% (95% CI 63·2–68·9) and a specificity of 80·6% (79·2–82·0) in the 12 months preceding tuberculosis diagnosis. The risk signature was validated in an untouched group of adolescents (p=0·018 for RNA sequencing and p=0·0095 for qRT-PCR) and in the independent South African and Gambian cohorts (p values <0·0001 by qRT-PCR) with a sensitivity of 53·7% (42·6–64·3) and a specificity of 82·8% (76·7–86) in the 12 months preceding tuberculosis. Interpretation The whole blood tuberculosis risk signature prospectively identified people at risk of developing active tuberculosis, opening the possibility for targeted intervention to prevent the disease. Funding Bill & Melinda Gates Foundation, the National Institutes of Health, Aeras, the European Union, and the South African Medical Research Council.

Roitt's essential immunology, 10th edition. I. M. Roitt & P. J. Delves. Oxford: Blackwell Science, 2001. xi+481pp. Price £24.95. ISBN 0-632-05902-8 Get access Roitt's Essential Immunology, 10th edition. Roitt I.M.Delves P.J.. Oxford: Blackwell Science. 2001. xi+481pp. Price £24.95. ISBN 0-632-05902-8. Hazel M. Dockrell Hazel M. Dockrell Department of Infectious and Tropical Medicine London School of Hygiene & Tropical Medicine Keppel Street London WC1E 7HT, UK Search for other works by this author on: Oxford Academic PubMed Google Scholar Transactions of The Royal Society of Tropical Medicine and Hygiene, Volume 96, Issue 1, January-February 2002, Page 108, https://doi.org/10.1016/S0035-9203(02)90267-1 Published: 01 February 2002

Interferon-gamma receptor ligand-binding chain (IFN-gammaR1) or signaling chain (IFN-gammaR2) deficiency, like interleukin 12 receptor beta1 chain (IL-12Rbeta1) deficiency, predispose to severe infections due to poorly virulent mycobacteria and salmonella. A child with bacille Calmette-Guérin and Salmonella enteritidis infection was investigated. Mutations in the genes for IFN-gammaR1, IFN-gammaR2, IL-12Rbeta1, and other molecules implicated in IL-12- or IFN-gamma-mediated immunity were sought. A large homozygous deletion within the IL-12 p40 subunit gene was found, precluding expression of functional IL-12 p70 cytokine by activated dendritic cells and phagocytes. As a result, IFN-gamma production by lymphocytes was markedly impaired. This is the first discovered human disease resulting from a cytokine gene defect. It suggests that IL-12 is essential to and appears specific for protective immunity to intracellular bacteria such as mycobacteria and salmonella.

Improved diagnostic tests for tuberculosis in children are needed. We hypothesized that transcriptional signatures of host blood could be used to distinguish tuberculosis from other diseases in African children who either were or were not infected with the human immunodeficiency virus (HIV).

Background A major impediment to tuberculosis control in Africa is the difficulty in diagnosing active tuberculosis (TB), particularly in the context of HIV infection. We hypothesized that a unique host blood RNA transcriptional signature would distinguish TB from other diseases (OD) in HIV-infected and -uninfected patients, and that this could be the basis of a simple diagnostic test. Methods and Findings Adult case-control cohorts were established in South Africa and Malawi of HIV-infected or -uninfected individuals consisting of 584 patients with either TB (confirmed by culture of Mycobacterium tuberculosis [M.TB] from sputum or tissue sample in a patient under investigation for TB), OD (i.e., TB was considered in the differential diagnosis but then excluded), or healthy individuals with latent TB infection (LTBI). Individuals were randomized into training (80%) and test (20%) cohorts. Blood transcriptional profiles were assessed and minimal sets of significantly differentially expressed transcripts distinguishing TB from LTBI and OD were identified in the training cohort. A 27 transcript signature distinguished TB from LTBI and a 44 transcript signature distinguished TB from OD. To evaluate our signatures, we used a novel computational method to calculate a disease risk score (DRS) for each patient. The classification based on this score was first evaluated in the test cohort, and then validated in an independent publically available dataset (GSE19491). In our test cohort, the DRS classified TB from LTBI (sensitivity 95%, 95% CI [87–100]; specificity 90%, 95% CI [80–97]) and TB from OD (sensitivity 93%, 95% CI [83–100]; specificity 88%, 95% CI [74–97]). In the independent validation cohort, TB patients were distinguished both from LTBI individuals (sensitivity 95%, 95% CI [85–100]; specificity 94%, 95% CI [84–100]) and OD patients (sensitivity 100%, 95% CI [100–100]; specificity 96%, 95% CI [93–100]). Limitations of our study include the use of only culture confirmed TB patients, and the potential that TB may have been misdiagnosed in a small proportion of OD patients despite the extensive clinical investigation used to assign each patient to their diagnostic group. Conclusions In our study, blood transcriptional signatures distinguished TB from other conditions prevalent in HIV-infected and -uninfected African adults. Our DRS, based on these signatures, could be developed as a test for TB suitable for use in HIV endemic countries. Further evaluation of the performance of the signatures and DRS in prospective populations of patients with symptoms consistent with TB will be needed to define their clinical value under operational conditions. Please see later in the article for the Editors' Summary

We describe a simple method by which the insoluble blue formazan dye produced by the reduction of nitro blue tetrazolium can be dissolved without heating using potassium hydroxide and dimethyl sulphoxide. This modification enhances the sensitivity and increases the applications of tests performed using the microELISA method and removes variations caused by uneven cell monolayers. It also allows quantification of NBT reduced by cells adherent to coverlips or in larger wells or Petri dishes, and can be used as a sensitive assay for macrophage activation by γ-interferon.

Background. Accurate assessment of treatment efficacy would facilitate clinical trials of new antituberculosis drugs. We hypothesized that early alterations in peripheral immunity could be measured by gene expression profiling in tuberculosis patients undergoing successful conventional combination treatment.

Rationale: Contacts of patients with tuberculosis (TB) constitute an important target population for preventive measures because they are at high risk of infection with Mycobacterium tuberculosis and progression to disease.Objectives: We investigated biosignatures with predictive ability for incident TB.Methods: In a case–control study nested within the Grand Challenges 6-74 longitudinal HIV-negative African cohort of exposed household contacts, we employed RNA sequencing, PCR, and the pair ratio algorithm in a training/test set approach. Overall, 79 progressors who developed TB between 3 and 24 months after diagnosis of index case and 328 matched nonprogressors who remained healthy during 24 months of follow-up were investigated.Measurements and Main Results: A four-transcript signature derived from samples in a South African and Gambian training set predicted progression up to two years before onset of disease in blinded test set samples from South Africa, the Gambia, and Ethiopia with little population-associated variability, and it was also validated in an external cohort of South African adolescents with latent M. tuberculosis infection. By contrast, published diagnostic or prognostic TB signatures were predicted in samples from some but not all three countries, indicating site-specific variability. Post hoc meta-analysis identified a single gene pair, C1QC/TRAV27 (complement C1q C-chain / T-cell receptor-α variable gene 27) that would consistently predict TB progression in household contacts from multiple African sites but not in infected adolescents without known recent exposure events.Conclusions: Collectively, we developed a simple whole blood–based PCR test to predict TB in recently exposed household contacts from diverse African populations. This test has potential for implementation in national TB contact investigation programs.

Abstract Recently, host whole blood gene expression signatures have been identified for diagnosis of tuberculosis (TB). Absolute quantification of the concentrations of signature transcripts in blood have not been reported, but would facilitate the development of diagnostic tests. To identify minimal transcript signatures, we applied a novel transcript selection procedure to microarray data from African adults comprising 536 patients with TB, other diseases (OD) and latent TB (LTBI), divided into training and test sets. Signatures were validated using reverse transcriptase (RT) - digital PCR (dPCR). A four-transcript signature ( GBP6 , TMCC1 , PRDM1 , ARG1 ) measured using RT-dPCR distinguished TB patients from those with OD (area under the curve (AUC) 93.8% (CI 95% 82.2 – 100%). A three-transcript signature ( FCGR1A, ZNF296, C1QB ) differentiated TB from LTBI (AUC 97.3%, CI 95% : 93.3 – 100%), regardless of HIV. These signatures have been validated across platforms and across samples offering strong, quantitative support for their use as diagnostic biomarkers for TB.

Abstract The validation of genome-wide association signals for tuberculosis (TB) susceptibility and the development of type 2 diabetes (T2D) across diverse populations remain problematic. The ancestry-specific variants (coding and non-coding) that contribute to previously identified differentially expressed genes (DEG) in patients with TB, T2D and comorbid TB-T2D, remain unknown. Identifying ancestry-specific expression quantitative trait loci (eQTLs) can aid in distinguishing the most probable disease-causing variants for population-specific therapeutic interventions. Therefore, this study conducted cis -eQTL mapping in TB, T2D and TB-T2D patients to identify variants associated with DEG. Both genotyping (Infinium H3A array with ∼2.3 M markers) and RNA sequencing data of 96 complex multi-way admixed South Africans were used for this purpose. Importantly, both global-and local ancestry adjustment were included in statistical analysis to account for complex admixture. Unique gene-variant pairs were associated with TB-T2D on chromosome 7p22 whilst adjusting for Bantu-speaking African ancestry ( PRKAR1B :rs4464850; P=7.68e-07) and Khoe-San ancestry ( PRKAR1B: rs117842122; P=3.66e-07). In addition, IFITM3 (a biomarker for the development of TB) was associated with three SNPs (rs11025530, rs3808990, and rs10896664) on chromosome 11p15 while adjusting for Khoe-San ancestry. Our results also indicated that the upregulation of the NLRP6 inflammasome is strongly associated with people with TB-T2D while adjusting for Khoe-San ancestry. Three African-specific eGenes ( NLRP6, IFITM3 and PRKAR1B ) would have been missed if local ancestry adjustment was not conducted. This study determined a list of ancestry-specific eQTLs in TB-T2D patients that could potentially guide the search for new therapeutic targets for TB-T2D in African populations. Author Summary The limitation of genome-wide association study (GWAS) is that the particular biological pathway impacted by a variant might not be evident. eQTL mapping can be conducted to determine the impact that a genetic variant might have on the expression of a specific gene in a biological pathway. In this study the use of cis -eQTL mapping was explored to elucidate the underlying genetic variants that regulate gene expression between TB-T2D and T2D patients, and between TB patients and healthy controls with multi-way genetic admixture from South Africa. Using RNA sequencing data and newly genotyped dataset of 96 individuals (Illumina Infinium H3Africa array with ∼2.5 M markers), we were able to identify ancestry-specific eQTLs. eQTLs of indigenous Khoe-San ancestral origin were identified in genetic regions previously implicated in TB and T2D in African populations. If local ancestry was not incorporated in the cis -eQTL mapping analysis these important African-specific eQTLs would have been missed. Our results provide a list of possible ancestry-specific causal variants associated with TB-T2 comorbidity that could guide the search for new therapeutic targets for African-specific populations. Including populations with complex ancestry and admixture in genetic studies is necessary to improve the quality of genetic research in sub-Saharan African groups.