New diagnostic tools are urgently needed to interrupt the transmission of tuberculosis and multidrug-resistant tuberculosis. Rapid, sensitive detection of tuberculosis and multidrug-resistant tuberculosis in sputum has been demonstrated in proof-of-principle studies of the microscopic-observation drug-susceptibility (MODS) assay, in which broth cultures are examined microscopically to detect characteristic growth.

Background Institutional transmission of airborne infections such as tuberculosis (TB) is an important public health problem, especially in resource-limited settings where protective measures such as negative-pressure isolation rooms are difficult to implement. Natural ventilation may offer a low-cost alternative. Our objective was to investigate the rates, determinants, and effects of natural ventilation in health care settings. Methods and Findings The study was carried out in eight hospitals in Lima, Peru; five were hospitals of “old-fashioned” design built pre-1950, and three of “modern” design, built 1970–1990. In these hospitals 70 naturally ventilated clinical rooms where infectious patients are likely to be encountered were studied. These included respiratory isolation rooms, TB wards, respiratory wards, general medical wards, outpatient consulting rooms, waiting rooms, and emergency departments. These rooms were compared with 12 mechanically ventilated negative-pressure respiratory isolation rooms built post-2000. Ventilation was measured using a carbon dioxide tracer gas technique in 368 experiments. Architectural and environmental variables were measured. For each experiment, infection risk was estimated for TB exposure using the Wells-Riley model of airborne infection. We found that opening windows and doors provided median ventilation of 28 air changes/hour (ACH), more than double that of mechanically ventilated negative-pressure rooms ventilated at the 12 ACH recommended for high-risk areas, and 18 times that with windows and doors closed (p < 0.001). Facilities built more than 50 years ago, characterised by large windows and high ceilings, had greater ventilation than modern naturally ventilated rooms (40 versus 17 ACH; p < 0.001). Even within the lowest quartile of wind speeds, natural ventilation exceeded mechanical (p < 0.001). The Wells-Riley airborne infection model predicted that in mechanically ventilated rooms 39% of susceptible individuals would become infected following 24 h of exposure to untreated TB patients of infectiousness characterised in a well-documented outbreak. This infection rate compared with 33% in modern and 11% in pre-1950 naturally ventilated facilities with windows and doors open. Conclusions Opening windows and doors maximises natural ventilation so that the risk of airborne contagion is much lower than with costly, maintenance-requiring mechanical ventilation systems. Old-fashioned clinical areas with high ceilings and large windows provide greatest protection. Natural ventilation costs little and is maintenance free, and is particularly suited to limited-resource settings and tropical climates, where the burden of TB and institutional TB transmission is highest. In settings where respiratory isolation is difficult and climate permits, windows and doors should be opened to reduce the risk of airborne contagion.

Tuberculosis (TB), a chronic infectious disease of global importance, is facing the emergence of drug-resistant strains with few new drugs to treat the infection. Pulmonary cavitation, the hallmark of established disease, is associated with very high bacillary burden. Cavitation may lead to delayed sputum culture conversion, emergence of drug resistance, and transmission of the infection. The host immunological reaction to Mycobacterium tuberculosis is implicated in driving the development of TB cavities. TB is characterized by a matrix-degrading phenotype in which the activity of proteolytic matrix metalloproteinases (MMPs) is relatively unopposed by the specific tissue inhibitors of metalloproteinases. Proteases, in particular MMPs, secreted from monocyte-derived cells, neutrophils, and stromal cells, are involved in both cell recruitment and tissue damage and may cause cavitation. MMP activity is augmented by proinflammatory chemokines and cytokines, is tightly regulated by complex signaling paths, and causes matrix destruction. MMP concentrations are elevated in human TB and are closely associated with clinical and radiological markers of lung tissue destruction. Immunomodulatory therapies targeting MMPs in preclinical and clinical trials are potential adjuncts to TB treatment. Strategies targeting patients with cavitary TB have the potential to improve cure rates and reduce disease transmission.

Though tuberculosis (TB)-related stigma is a recognized barrier to care, interventions are lacking, and gaps remain in understanding the drivers and experiences of TB-related stigma. We undertook community-based mixed methods stigma assessments to inform stigma intervention design.

The relative fitness of drug resistant versus susceptible bacteria in an environment dictates resistance prevalence. Estimates for the relative fitness of resistant Mycobacterium tuberculosis (Mtb) strains are highly heterogeneous, many are derived from in-vitro experiments and few studies have estimated relative fitness in the field. Measuring fitness in the field allows us to determine how the environment (including factors such as host genetics, TB treatment regimen etc.) influences the ability for bacteria to survive, be transmitted and cause secondary cases of disease. We designed a household structured, stochastic mathematical model to estimate the fitness costs associated with multi-drug resistance (MDR) carriage in Mtb strains in Lima, Peru over a 3-year period. By fitting the model to data from a large prospective cohort study of TB disease in household contacts we estimated the fitness, relative to susceptible strains with a fitness of 1, of MDR-Mtb strains to be 0.33 (95% credible interval: 0.17-0.54) or 0.39 (0.26-0.58), if only transmission or progression to disease, respectively, was affected by MDR. The relative fitness of MDR-Mtb increased to 0.57 (0.43-0.73) when the fitness cost was modelled to influence both transmission and progression to disease equally. We found the average relative fitness of MDR-Mtb circulating within households in Lima, Peru between 2010-2013 to be significantly lower than susceptible-Mtb circulating at the same time and location. If these fitness levels do not change, then existing TB control programmes are likely to keep MDR-TB prevalence at the current levels in Lima, Peru.