Tackling challenges to tuberculosis elimination
Gröschel, Matthias Ingo Paul
IMPORTANT NOTE: You are advised to consult the publisher's version (publisher's PDF) if you wish to cite from it. Please check the document version below.
Document Version
Publisher's PDF, also known as Version of record
Publication date: 2019
Link to publication in University of Groningen/UMCG research database
Citation for published version (APA):
Gröschel, M. I. P. (2019). Tackling challenges to tuberculosis elimination: Vaccines, drug-resistance, comorbidities. University of Groningen.
Copyright
Other than for strictly personal use, it is not permitted to download or to forward/distribute the text or part of it without the consent of the author(s) and/or copyright holder(s), unless the work is under an open content license (like Creative Commons).
Take-down policy
If you believe that this document breaches copyright please contact us providing details, and we will remove access to the work immediately and investigate your claim.
Downloaded from the University of Groningen/UMCG research database (Pure): http://www.rug.nl/research/portal. For technical reasons the number of authors shown on this cover page is limited to 10 maximum.
Chapter 11. Summary and discussion 268 92. Hamburg G20 Leaders’ Declaration: Shaping an Interconnected World. Available at:
http://www.g20.utoronto.ca/2017/2017-G20-leaders-declaration.html. (Accessed: 22nd Novem-ber 2018)
93. World Health Organization. Roadmap towards ending TB in children and adolescents. (World Health Organization, 2018).
Part IV
Appendix
Nederlandse Samenvatting
Tuberculose is de dodelijkste van alle infectieziekten en wordt veroorzaakt door Mycobacterium tuberculosis. Vermoedelijk heeft deze mycobacterie zich al tienduizenden jaren samen met de moderne mens ontwikkeld – het micro-organisme heeft dus een succesvolle co-evolutie met Homo sapiens doorgemaakt.
Hedendaagse schattingen zijn dat iets minder dan 25% van de wereld-bevolking de mycobacterie in een slapende vorm bij zich draagt. Bij ongeveer 5-10% van deze mensen ontstaat op enig moment actieve tuberculose, bij-voorbeeld door een verzwakt immuunsysteem, bij ondervoeding en bij HIV-infectie. Wereldwijd zijn er jaarlijks naar schatting ongeveer 10 mil-joen nieuwe pati¨enten, waarvan er ongeveer 1,5 milmil-joen jaarlijks overlijden door tuberculose (dat is ruim 4000 mensen per dag). Sommige landen, zoals India en Zuid-Afrika maar ook Indonesi¨e hebben een groot tuber-culoseprobleem. Tuberculose kan besmettelijk zijn en wordt overgebracht door het verspreiden van M. tuberculosis door hoesten en niezen. De meest voorkomende vorm is longtuberculose, maar de ziekte kan echter overal in het lichaam voorkomen. Tuberculose kan met medicijnen goed behan-deld worden maar als er sprake is van ongevoeligheid voor belangrijke middelen wordt de behandeling aanzienlijk gecompliceerder. Het enige beschikbare vaccin tegen tuberculose, M. bovis BCG (Bacille Calmette Gu´erin), dateert uit 1921. BCG biedt nauwelijks bescherming tegen longtuberculose bij volwassenen en heeft de enorme toename van multiresistente tubercu-lose niet kunnen voorkomen of zelfs maar kunnen afzwakken. Terwijl de genetische codes van M. bovis BCG en M. tuberculosis sterk overeenkomen (meer dan 99% identieke basevolgorde) ontbreekt in BCG een belangrijk se-cretiesysteem dat belangrijke virulentiefactoren (ziekte-veroorzakende com-ponenten) exporteert naar de ruimte buiten de bacteriecel.
In dit proefschrift maken we gebruik van een aantal hulpmiddelen om een innovatief tuberculose kandidaat-vaccin te ontwikkelen en om het dia-gnostisch algoritme voor multiresistente tuberculose te helpen verbeteren. Verder ontrafelen we de algemene populatiestructuur van het opportun-istische pathogeen Stenotrophomonas maltophilia. Vooral pati¨enten die afweer-stoornissen hebben, of die opgenomen zijn in het ziekenhuis, of mensen met bronchi¨ectasie¨en – uitstulpingen in de luchtwegen waarin zich steeds
Nederlandse Samenvatting
Tuberculose is de dodelijkste van alle infectieziekten en wordt veroorzaakt door Mycobacterium tuberculosis. Vermoedelijk heeft deze mycobacterie zich al tienduizenden jaren samen met de moderne mens ontwikkeld – het micro-organisme heeft dus een succesvolle co-evolutie met Homo sapiens doorgemaakt.
Hedendaagse schattingen zijn dat iets minder dan 25% van de wereld-bevolking de mycobacterie in een slapende vorm bij zich draagt. Bij ongeveer 5-10% van deze mensen ontstaat op enig moment actieve tuberculose, bij-voorbeeld door een verzwakt immuunsysteem, bij ondervoeding en bij HIV-infectie. Wereldwijd zijn er jaarlijks naar schatting ongeveer 10 mil-joen nieuwe pati¨enten, waarvan er ongeveer 1,5 milmil-joen jaarlijks overlijden door tuberculose (dat is ruim 4000 mensen per dag). Sommige landen, zoals India en Zuid-Afrika maar ook Indonesi¨e hebben een groot tuber-culoseprobleem. Tuberculose kan besmettelijk zijn en wordt overgebracht door het verspreiden van M. tuberculosis door hoesten en niezen. De meest voorkomende vorm is longtuberculose, maar de ziekte kan echter overal in het lichaam voorkomen. Tuberculose kan met medicijnen goed behan-deld worden maar als er sprake is van ongevoeligheid voor belangrijke middelen wordt de behandeling aanzienlijk gecompliceerder. Het enige beschikbare vaccin tegen tuberculose, M. bovis BCG (Bacille Calmette Gu´erin), dateert uit 1921. BCG biedt nauwelijks bescherming tegen longtuberculose bij volwassenen en heeft de enorme toename van multiresistente tubercu-lose niet kunnen voorkomen of zelfs maar kunnen afzwakken. Terwijl de genetische codes van M. bovis BCG en M. tuberculosis sterk overeenkomen (meer dan 99% identieke basevolgorde) ontbreekt in BCG een belangrijk se-cretiesysteem dat belangrijke virulentiefactoren (ziekte-veroorzakende com-ponenten) exporteert naar de ruimte buiten de bacteriecel.
In dit proefschrift maken we gebruik van een aantal hulpmiddelen om een innovatief tuberculose kandidaat-vaccin te ontwikkelen en om het dia-gnostisch algoritme voor multiresistente tuberculose te helpen verbeteren. Verder ontrafelen we de algemene populatiestructuur van het opportun-istische pathogeen Stenotrophomonas maltophilia. Vooral pati¨enten die afweer-stoornissen hebben, of die opgenomen zijn in het ziekenhuis, of mensen met bronchi¨ectasie¨en – uitstulpingen in de luchtwegen waarin zich steeds
nieuwe infecties voordoen, wat weer een nasleep kan zijn van tuberculose, kunnen last krijgen van deze bacterie S. maltophilia.
Hoofdstuk 1 is een algemene inleiding over het onderwerp
tubercu-lose. Daaropvolgend gaat het eerste gedeelte van dit proefschrift over vac-cins tegen tuberculose. M. tuberculosis maakt gebruik van geavanceerde uitscheidingssystemen om een aantal belangrijke effector-eiwitten te ex-porteren. Deze helpen de mycobacterie om zich tegen het afweersysteem van de gastheer te verzetten of te ontwijken. Sinds de ontdekking van de DNA-volgorde van de tuberkelbacil is bekend dat M. tuberculosis over een bijzonder secretiesysteem beschikt, ook wel genoemd, Type VII Secretion System, waarvan het ESX-1 systeem de meest bekende vertegenwoordiger is. In de afgelopen jaren hebben structurele biologie, celbiologie en evolu-tionaire analyses onze kennis van de functie van deze systemen vergroot. In hoofdstuk 2 bespreken we studies over de ESX-systemen, en de rol die die systemen spelen met name bij bacteri¨ele overleving en bij processen die een rol spelen bij het binnendringen in de gastheercellen tijdens in-fectie met M. tuberculosis. Verder wordt de diversiteit van ESX-systemen be-sproken van mycobacteri¨en en enkele niet-mycobacteri¨ele bacteriesoorten. We beschrijven verder hoe ESX-biologie gebruikt kan worden om verbe-terde vaccins of geneesmiddelen voor de behandeling van tuberculose te ontwikkelen.
Hoofdstuk 3 sluit hier ook bij aan; we beschrijven hier een nieuw
tuber-culosevaccin dat van de voordelen van een functionerend ESX-systeem gebruik maakt. Recente inzichten in de mechanismen waardoor M. tuber-culosis wordt herkend door in de cel aanwezige sensoren die bestanddelen van de genetische code uit de celkern herkennen hebben nieuwe wegen geopend voor het ontwerpen van nieuwe vaccins. Een kenmerk van BCG, het enige tuberculosevaccin dat nu op de markt is, is de gedeeltelijke uitscha-keling van het ESX-1-uitscheidingssysteem. Dit heeft tot gevolg dat er geen verbreking plaatsvindt van het fagosoom, het celorganel dat zorgt voor het opruimen van opgenomen ziektekiemen en dat er vervolgens minder patroonherkenning van ziektekiemen plaatsvindt in de cel. Deze belan-grijkste in het cytoplasma gelegen sensoren zijn gekoppeld aan verhoogde signalering voor de afweerreactie. In dit hoofdstuk beschrijven we ons ver-moeden dat een ESX-competente BCG-vaccinstam verbeterde bescherming tegen tuberculose kan bieden. Hiertoe brachten we het esx-1-gebied van de aanverwante Mycobacterium marinum in BCG tot expressie. Dit leverde een laag-virulente (weinig ziekmakende), ESX-1-bevattende, recombinant BCG (BCG::ESX-1 Mmar) op dat de cGas / STING / TBK1 / IRF-3 / type I-interferon-as induceert en verhoogde inflammasoom activiteit laat zien: kortom, een verbeterd BCG met verbeterde immuunreactie van afweercel-len en signaaleiwitten bij de gastheer. Uiteindelijk resulteerde dit in zowel hogere verhoudingen van CD8+ T-cellen en polyfunctionele CD4+ T-cellen specifiek voor ESX-1-antigenen. Belangrijk is tevens dat onafhankelijke
vaccinexperimenten met muizen aantonen dat BCG::ESX-1 Mmar betere bescherming biedt ten opzichte van het oorspronkelijke BCG tegen infectie met M. tuberculosis.
Therapeutische vaccinatie is een nieuwe en veelbelovende manier om tuberculose vaccinatie te gebruiken tijdens de behandeling. Het optre-den van verergerde immuunreacties bij tuberculose-pati¨enten die in het verleden met een vaccin werden behandeld maakt dat het toepassen van vaccins als onderdeel van de behandeling nog wel omstreden is. Wij stellen een gewijzigd concept van immunotherapie voor om een verdere verken-ning van dit wat omstreden onderwerp te rechtvaardigen. In hoofdstuk
4 beschrijven we systematisch de therapeutische vaccins die tegen
tuber-culose zijn ontwikkeld en al in een eerste fase klinisch getest zijn. We be-spreken de mogelijke plaats van immunotherapeutische vaccinatie in com-binatie met geoptimaliseerde farmacotherapie bij actieve tuberculose. Van de vijf producten die zijn getest in zowel diermodellen als ook bij mensen tijdens actieve of latente tuberculose is verder onderzoek gerechtvaardigd voor twee van deze producten, M. vaccae en RUTI R-vaccin, op basis van de kwaliteit van de klinische rapporten. In ons systematische review benad-rukken wij dat verdere klinische evaluatie nodig is, eventueel met inbegrip van vergelijkende studies met meerdere kandidaat vaccins. Hoofdstuk 5 bevat een klinisch onderzoeksprotocol voor een van deze geavanceerde therapeutische vaccin kandidaten, RUTI R. Door nauwkeurige definitie van geoptimaliseerde farmacotherapie om het risico op een verergerde im-muunrespons te verminderen, stellen we een fase II-studie voor bij pati¨enten met multiresistente tuberculose om de veiligheid van therapeutische vac-cinatie na vier (Cohort A) of drie (Cohort B) maanden te evalueren. Hoewel in 2017 ethische goedkeuring in Nederland werd verkregen voor dit on-derzoek, is het onderzoek nog niet goed op gang gekomen, mede door moeilijkheden bij het opbouwen van onderzoekscapaciteit en het verkrij-gen van ethische goedkeuring in het partnerland.
Het tweede deel van dit proefschrift gaat over resistentie van de tuber-culosebacterie tegen geneesmiddelen. De implementatie van Next-genera-tion-sequencing in tuberculoseonderzoek heeft ons inzicht in het genet-ische repertoire en DNA-volgorde van M. tuberculosis enorm doen toene-men. Het lukt steeds beter om de DNA-volgorde te koppelen aan een bio-logisch fenotype – de klassieke manier om met kweekproeven de gevoe-ligheid van tuberkelbacteri¨en te testen. Daarmee ontstaat een mogelijkheid om iedere pati¨ent een op maat gesneden therapie aan te bieden: het concept van gepersonaliseerde tuberculosetherapie, waarbij de gebruikte medicijnen precies op het gevoeligheidspatroon van de ziekteverwekker gericht zijn.
Hoofdstuk 6 geeft een beeld van hoe het behandelschema op basis van het
erfelijk materiaal van de ziekteverwekker momenteel haalbaar is, ten min-ste in tuberculose behandelcentra met voldoende (financi¨ele) mogelijkheden. De genetische informatie van de ziekteverwekker geeft gedetailleerd
in-272 nieuwe infecties voordoen, wat weer een nasleep kan zijn van tuberculose, kunnen last krijgen van deze bacterie S. maltophilia.
Hoofdstuk 1 is een algemene inleiding over het onderwerp
tubercu-lose. Daaropvolgend gaat het eerste gedeelte van dit proefschrift over vac-cins tegen tuberculose. M. tuberculosis maakt gebruik van geavanceerde uitscheidingssystemen om een aantal belangrijke effector-eiwitten te ex-porteren. Deze helpen de mycobacterie om zich tegen het afweersysteem van de gastheer te verzetten of te ontwijken. Sinds de ontdekking van de DNA-volgorde van de tuberkelbacil is bekend dat M. tuberculosis over een bijzonder secretiesysteem beschikt, ook wel genoemd, Type VII Secretion System, waarvan het ESX-1 systeem de meest bekende vertegenwoordiger is. In de afgelopen jaren hebben structurele biologie, celbiologie en evolu-tionaire analyses onze kennis van de functie van deze systemen vergroot. In hoofdstuk 2 bespreken we studies over de ESX-systemen, en de rol die die systemen spelen met name bij bacteri¨ele overleving en bij processen die een rol spelen bij het binnendringen in de gastheercellen tijdens in-fectie met M. tuberculosis. Verder wordt de diversiteit van ESX-systemen be-sproken van mycobacteri¨en en enkele niet-mycobacteri¨ele bacteriesoorten. We beschrijven verder hoe ESX-biologie gebruikt kan worden om verbe-terde vaccins of geneesmiddelen voor de behandeling van tuberculose te ontwikkelen.
Hoofdstuk 3 sluit hier ook bij aan; we beschrijven hier een nieuw
tuber-culosevaccin dat van de voordelen van een functionerend ESX-systeem gebruik maakt. Recente inzichten in de mechanismen waardoor M. tuber-culosis wordt herkend door in de cel aanwezige sensoren die bestanddelen van de genetische code uit de celkern herkennen hebben nieuwe wegen geopend voor het ontwerpen van nieuwe vaccins. Een kenmerk van BCG, het enige tuberculosevaccin dat nu op de markt is, is de gedeeltelijke uitscha-keling van het ESX-1-uitscheidingssysteem. Dit heeft tot gevolg dat er geen verbreking plaatsvindt van het fagosoom, het celorganel dat zorgt voor het opruimen van opgenomen ziektekiemen en dat er vervolgens minder patroonherkenning van ziektekiemen plaatsvindt in de cel. Deze belan-grijkste in het cytoplasma gelegen sensoren zijn gekoppeld aan verhoogde signalering voor de afweerreactie. In dit hoofdstuk beschrijven we ons ver-moeden dat een ESX-competente BCG-vaccinstam verbeterde bescherming tegen tuberculose kan bieden. Hiertoe brachten we het esx-1-gebied van de aanverwante Mycobacterium marinum in BCG tot expressie. Dit leverde een laag-virulente (weinig ziekmakende), ESX-1-bevattende, recombinant BCG (BCG::ESX-1 Mmar) op dat de cGas / STING / TBK1 / IRF-3 / type I-interferon-as induceert en verhoogde inflammasoom activiteit laat zien: kortom, een verbeterd BCG met verbeterde immuunreactie van afweercel-len en signaaleiwitten bij de gastheer. Uiteindelijk resulteerde dit in zowel hogere verhoudingen van CD8+ T-cellen en polyfunctionele CD4+ T-cellen specifiek voor ESX-1-antigenen. Belangrijk is tevens dat onafhankelijke
273
vaccinexperimenten met muizen aantonen dat BCG::ESX-1 Mmar betere bescherming biedt ten opzichte van het oorspronkelijke BCG tegen infectie met M. tuberculosis.
Therapeutische vaccinatie is een nieuwe en veelbelovende manier om tuberculose vaccinatie te gebruiken tijdens de behandeling. Het optre-den van verergerde immuunreacties bij tuberculose-pati¨enten die in het verleden met een vaccin werden behandeld maakt dat het toepassen van vaccins als onderdeel van de behandeling nog wel omstreden is. Wij stellen een gewijzigd concept van immunotherapie voor om een verdere verken-ning van dit wat omstreden onderwerp te rechtvaardigen. In hoofdstuk
4 beschrijven we systematisch de therapeutische vaccins die tegen
tuber-culose zijn ontwikkeld en al in een eerste fase klinisch getest zijn. We be-spreken de mogelijke plaats van immunotherapeutische vaccinatie in com-binatie met geoptimaliseerde farmacotherapie bij actieve tuberculose. Van de vijf producten die zijn getest in zowel diermodellen als ook bij mensen tijdens actieve of latente tuberculose is verder onderzoek gerechtvaardigd voor twee van deze producten, M. vaccae en RUTI R-vaccin, op basis van de kwaliteit van de klinische rapporten. In ons systematische review benad-rukken wij dat verdere klinische evaluatie nodig is, eventueel met inbegrip van vergelijkende studies met meerdere kandidaat vaccins. Hoofdstuk 5 bevat een klinisch onderzoeksprotocol voor een van deze geavanceerde therapeutische vaccin kandidaten, RUTI R. Door nauwkeurige definitie van geoptimaliseerde farmacotherapie om het risico op een verergerde im-muunrespons te verminderen, stellen we een fase II-studie voor bij pati¨enten met multiresistente tuberculose om de veiligheid van therapeutische vac-cinatie na vier (Cohort A) of drie (Cohort B) maanden te evalueren. Hoewel in 2017 ethische goedkeuring in Nederland werd verkregen voor dit on-derzoek, is het onderzoek nog niet goed op gang gekomen, mede door moeilijkheden bij het opbouwen van onderzoekscapaciteit en het verkrij-gen van ethische goedkeuring in het partnerland.
Het tweede deel van dit proefschrift gaat over resistentie van de tuber-culosebacterie tegen geneesmiddelen. De implementatie van Next-genera-tion-sequencing in tuberculoseonderzoek heeft ons inzicht in het genet-ische repertoire en DNA-volgorde van M. tuberculosis enorm doen toene-men. Het lukt steeds beter om de DNA-volgorde te koppelen aan een bio-logisch fenotype – de klassieke manier om met kweekproeven de gevoe-ligheid van tuberkelbacteri¨en te testen. Daarmee ontstaat een mogelijkheid om iedere pati¨ent een op maat gesneden therapie aan te bieden: het concept van gepersonaliseerde tuberculosetherapie, waarbij de gebruikte medicijnen precies op het gevoeligheidspatroon van de ziekteverwekker gericht zijn.
Hoofdstuk 6 geeft een beeld van hoe het behandelschema op basis van het
erfelijk materiaal van de ziekteverwekker momenteel haalbaar is, ten min-ste in tuberculose behandelcentra met voldoende (financi¨ele) mogelijkheden. De genetische informatie van de ziekteverwekker geeft gedetailleerd
in-zicht in de verspreiding in de menselijke populatie - over hoe de bacterie zich onder de bevolking heeft verspreid. Op basis van de afstand van kenmerkende base-paren in het DNA van de M. tuberculosis-stammen die worden onderzocht, kan een bepaalde uitbraak van tuberculose worden bestudeerd. M. tuberculosis deelt zich betrekkelijk langzaam, en het optre-den van geneesmiddel-resistente mutanten verloopt volgens een trage wet-matigheid. Bij tuberculose ontstaat geneesmiddelresistentie alleen door spontane mutatie – niet, zoals bij sommige andere bacteri¨en, door uitwis-seling van genetisch materiaal – de zogenaamde horizontale genoverdracht. Tuberculose biedt daarom de unieke kans om te onderzoeken in hoeverre op basis van genoom van de bacterie beslissingen over behandeling kunnen worden genomen. Als dit werkt kan dit de diagnostiek enorm versnel-len, door resistentie tegen geneesmiddelen te voorspellen op basis van een mutatiecatalogus waarvan we met grote zekerheid weten dat deze zich ver-taalt in resistentie. Hoewel de implementatie van gepersonaliseerde ther-apie onder gewone omstandigheden tegenwoordig nog moeilijk lijkt, zul-len resistentievoorspellingen op basis van analyse van het gehele genoom in de nabije toekomst waarschijnlijk haalbaar worden. We concluderen dat dit idealiter met aanvullende aspecten van gepersonaliseerde therapie uit-gevoerd zou moeten worden, zoals metingen van blootstelling aan het gen-eesmiddel door het meten van gengen-eesmiddelconcentraties - zogenaamde ‘therapeutische geneesmiddel-monitoring’ en gebruik makend van (nog niet ontwikkelde) betrouwbare biomarkers voor diagnose en behandeling. Fenotypische (d.w.z., op kweek gebaseerde bepaling van) gevoeligheid van geneesmiddelen voor de twee eerstelijns tuberculosegeneesmiddelen ethambutol en pyrazinamide levert onbetrouwbare en onnauwkeurige res-ultaten op. In hoofdstuk 7 evalueren we een klinische aanbeveling op basis van een diagnostisch algoritme dat fenotypische gevoeligheidstests com-bineert met genetische sequentiegegevens verkregen uit Sanger-sequencing. Resistentie-bepalende mutaties verkregen door pncA-sequencing correleer-den met fenotypische gevoeligheidsresultaten voor pyrazinamide. Daaren-tegen werd fenotypische resistentie Daaren-tegen ethambutol slechts gedeeltelijk verklaard door mutaties in het embB 306-codon. Extra resistentie-veroor-zakende mutaties werden gevonden door de base-volgorde te bepalen van het embB-gen tot codon 479. Verder werden resistentie-geassocieerde mutaties ge¨ıdentificeerd in fenotypisch ethambutol-gevoelige stammen. Daarom ad-viseren we dat Sanger-sequencing samen met fenotypische geneesmiddel-gevoeligheidstests moet worden toegepast om betrouwbare gevoeligheidsres-ultaten bij ethambutol te verkrijgen, waardoor artsen beter kunnen beslis-sen of zij ethambutol als onderdeel van een tuberculose-regime opnemen of niet.
Deel drie richt zich op bijkomende ziektes die geassocieerd zijn met
tuberculose of het behandelingstraject dat lang en intensief is zowel qua antimicrobi¨ele therapie als vaak ook door langdurige ziekenhuisopname.
Type 2-diabetes is een voorbeeld van een ziekte die vaak samen voorkomt met tuberculose. Daarom beveelt de Wereldgezondheidsorganisatie aan om tuberculosepati¨enten te screenen op diabetes en omgekeerd ook bij dia-betes pati¨enten vaker te denken aan tuberculose. In hoofdstuk 8 hebben we samengewerkt met een Indiase niet-overheidsorganisatie, Operation ASHA, die zorgt voor tuberculosepati¨enten in de sloppenwijken in New Delhi. Naar aanleiding van een recente aanbeveling om bij tuberculosep-ati¨enten te onderzoeken of ze ook lijden aan diabetes via een combinatie van een eenmalige bloedsuikercontrole met de bepaling van HbA1c, een maat voor bloedsuikers over de afgelopen tijd, wilden we dit algoritme evalueren bij deze moeilijk bereikbare populatie. We ontdekten dat 19% van de 1773 eenmalig met een bloedsuikerbepaling gescreende pati¨enten op het moment van testen een glucosewaarde boven de 6,1 mmol / L had-den en dat verdere HbA1c testen nodig zouhad-den zijn volgens het nieuwe combinatie test-algoritme. De HbA1c bepaling is echter niet routinematig lokaal beschikbaar. We concluderen dat willekeurige bloedsuikerbepaling mogelijk is in deze pati¨entenpopulatie en uitgebreid zou moeten worden met een HbA1c test om op een betrouwbare wijze de diagnose diabetes te stellen.
Tuberculosepati¨enten hebben een verhoogde kans op co-infectie met andere multiresistente bacteri¨en, zoals die uit de familie Enterobacteriaceae of andere gram-negatieve bacteri¨en, vanwege antimicrobi¨ele druk waar-door reeds aanwezige resistente bacteri¨en zich ongebreideld kunnen ver-menigvuldigen en een probleem kunnen veroorzaken; en ook door over-dracht binnen het ziekenhuis van zulke resistente bacteri¨en van de ene naar de andere pati¨ent. In hoofdstuk 9 bespreken we twee pati¨enten die werden behandeld voor multiresistente tuberculose. De behandeling werd gecompliceerd door ernstige sepsis (bloedvergiftiging) als gevolg van in-fectie met een uiterst resistente bacterie: ‘extended-spectrum β-lactamase-producerende gram-negatieve bacterie’ of ESBL. Tijdens de diagnostische fase werd de veneuze toegangspoort ge¨ıdentificeerd als de bron van in-fectie en na chirurgische verwijdering en antimicrobi¨ele therapie werd een snelle klinische verbetering bereikt. Deze casu¨ıstiekbeschrijving illustreert de risico’s van langdurige medicamenteuze behandeling via het infuus, en risicovolle langdurige ziekenhuisopnames die nodig zijn om multiresist-ente tuberculose te genezen.
Het laatste hoofdstuk 10 is gewijd aan de opkomende opportunistische bacteri¨ele ziekteverwekker Stenotrophomonas maltophilia. Deze multiresist-ente ziekteverwekker komt meestal voor bij pati¨multiresist-enten met gestoorde afweer, pati¨enten met reeds bestaande reumatische of aangeboren ontstekingsziek-ten zoals cystische fibrose (taaislijmziekte) of bij pati¨enontstekingsziek-ten die meerdere geneesmiddelen gebruiken. Door de grootste genetische studie tot nu toe van de bacteriesoort Stenotrophomonas uit te voeren, laten we zien dat S. maltophilia kan worden ingedeeld in 23 genetische clusters. Op drie na
274 zicht in de verspreiding in de menselijke populatie - over hoe de bacterie zich onder de bevolking heeft verspreid. Op basis van de afstand van kenmerkende base-paren in het DNA van de M. tuberculosis-stammen die worden onderzocht, kan een bepaalde uitbraak van tuberculose worden bestudeerd. M. tuberculosis deelt zich betrekkelijk langzaam, en het optre-den van geneesmiddel-resistente mutanten verloopt volgens een trage wet-matigheid. Bij tuberculose ontstaat geneesmiddelresistentie alleen door spontane mutatie – niet, zoals bij sommige andere bacteri¨en, door uitwis-seling van genetisch materiaal – de zogenaamde horizontale genoverdracht. Tuberculose biedt daarom de unieke kans om te onderzoeken in hoeverre op basis van genoom van de bacterie beslissingen over behandeling kunnen worden genomen. Als dit werkt kan dit de diagnostiek enorm versnel-len, door resistentie tegen geneesmiddelen te voorspellen op basis van een mutatiecatalogus waarvan we met grote zekerheid weten dat deze zich ver-taalt in resistentie. Hoewel de implementatie van gepersonaliseerde ther-apie onder gewone omstandigheden tegenwoordig nog moeilijk lijkt, zul-len resistentievoorspellingen op basis van analyse van het gehele genoom in de nabije toekomst waarschijnlijk haalbaar worden. We concluderen dat dit idealiter met aanvullende aspecten van gepersonaliseerde therapie uit-gevoerd zou moeten worden, zoals metingen van blootstelling aan het gen-eesmiddel door het meten van gengen-eesmiddelconcentraties - zogenaamde ‘therapeutische geneesmiddel-monitoring’ en gebruik makend van (nog niet ontwikkelde) betrouwbare biomarkers voor diagnose en behandeling. Fenotypische (d.w.z., op kweek gebaseerde bepaling van) gevoeligheid van geneesmiddelen voor de twee eerstelijns tuberculosegeneesmiddelen ethambutol en pyrazinamide levert onbetrouwbare en onnauwkeurige res-ultaten op. In hoofdstuk 7 evalueren we een klinische aanbeveling op basis van een diagnostisch algoritme dat fenotypische gevoeligheidstests com-bineert met genetische sequentiegegevens verkregen uit Sanger-sequencing. Resistentie-bepalende mutaties verkregen door pncA-sequencing correleer-den met fenotypische gevoeligheidsresultaten voor pyrazinamide. Daaren-tegen werd fenotypische resistentie Daaren-tegen ethambutol slechts gedeeltelijk verklaard door mutaties in het embB 306-codon. Extra resistentie-veroor-zakende mutaties werden gevonden door de base-volgorde te bepalen van het embB-gen tot codon 479. Verder werden resistentie-geassocieerde mutaties ge¨ıdentificeerd in fenotypisch ethambutol-gevoelige stammen. Daarom ad-viseren we dat Sanger-sequencing samen met fenotypische geneesmiddel-gevoeligheidstests moet worden toegepast om betrouwbare gevoeligheidsres-ultaten bij ethambutol te verkrijgen, waardoor artsen beter kunnen beslis-sen of zij ethambutol als onderdeel van een tuberculose-regime opnemen of niet.
Deel drie richt zich op bijkomende ziektes die geassocieerd zijn met
tuberculose of het behandelingstraject dat lang en intensief is zowel qua antimicrobi¨ele therapie als vaak ook door langdurige ziekenhuisopname.
275
Type 2-diabetes is een voorbeeld van een ziekte die vaak samen voorkomt met tuberculose. Daarom beveelt de Wereldgezondheidsorganisatie aan om tuberculosepati¨enten te screenen op diabetes en omgekeerd ook bij dia-betes pati¨enten vaker te denken aan tuberculose. In hoofdstuk 8 hebben we samengewerkt met een Indiase niet-overheidsorganisatie, Operation ASHA, die zorgt voor tuberculosepati¨enten in de sloppenwijken in New Delhi. Naar aanleiding van een recente aanbeveling om bij tuberculosep-ati¨enten te onderzoeken of ze ook lijden aan diabetes via een combinatie van een eenmalige bloedsuikercontrole met de bepaling van HbA1c, een maat voor bloedsuikers over de afgelopen tijd, wilden we dit algoritme evalueren bij deze moeilijk bereikbare populatie. We ontdekten dat 19% van de 1773 eenmalig met een bloedsuikerbepaling gescreende pati¨enten op het moment van testen een glucosewaarde boven de 6,1 mmol / L had-den en dat verdere HbA1c testen nodig zouhad-den zijn volgens het nieuwe combinatie test-algoritme. De HbA1c bepaling is echter niet routinematig lokaal beschikbaar. We concluderen dat willekeurige bloedsuikerbepaling mogelijk is in deze pati¨entenpopulatie en uitgebreid zou moeten worden met een HbA1c test om op een betrouwbare wijze de diagnose diabetes te stellen.
Tuberculosepati¨enten hebben een verhoogde kans op co-infectie met andere multiresistente bacteri¨en, zoals die uit de familie Enterobacteriaceae of andere gram-negatieve bacteri¨en, vanwege antimicrobi¨ele druk waar-door reeds aanwezige resistente bacteri¨en zich ongebreideld kunnen ver-menigvuldigen en een probleem kunnen veroorzaken; en ook door over-dracht binnen het ziekenhuis van zulke resistente bacteri¨en van de ene naar de andere pati¨ent. In hoofdstuk 9 bespreken we twee pati¨enten die werden behandeld voor multiresistente tuberculose. De behandeling werd gecompliceerd door ernstige sepsis (bloedvergiftiging) als gevolg van in-fectie met een uiterst resistente bacterie: ‘extended-spectrum β-lactamase-producerende gram-negatieve bacterie’ of ESBL. Tijdens de diagnostische fase werd de veneuze toegangspoort ge¨ıdentificeerd als de bron van in-fectie en na chirurgische verwijdering en antimicrobi¨ele therapie werd een snelle klinische verbetering bereikt. Deze casu¨ıstiekbeschrijving illustreert de risico’s van langdurige medicamenteuze behandeling via het infuus, en risicovolle langdurige ziekenhuisopnames die nodig zijn om multiresist-ente tuberculose te genezen.
Het laatste hoofdstuk 10 is gewijd aan de opkomende opportunistische bacteri¨ele ziekteverwekker Stenotrophomonas maltophilia. Deze multiresist-ente ziekteverwekker komt meestal voor bij pati¨multiresist-enten met gestoorde afweer, pati¨enten met reeds bestaande reumatische of aangeboren ontstekingsziek-ten zoals cystische fibrose (taaislijmziekte) of bij pati¨enontstekingsziek-ten die meerdere geneesmiddelen gebruiken. Door de grootste genetische studie tot nu toe van de bacteriesoort Stenotrophomonas uit te voeren, laten we zien dat S. maltophilia kan worden ingedeeld in 23 genetische clusters. Op drie na
bevatten al deze groepen bacteri¨en die mensen hebben ge¨ınfecteerd met vari¨erende graden van ernst en aanvalskracht (virulentie) en bijna alle groepen omvatten ook isolaten uit de niet-levende omgeving (environment). Dit wijst op een evolutionair proces waarbij de groepen onafhankelijk van elkaar zijn ge¨evolueerd en aangepast zijn aan de mens om zowel infectie als ko-lonisatie van de menselijke gastheer te veroorzaken.
Toekomstperspectieven
De titel van dit academische proefschrift verwijst naar drie grote uitdagin-gen die de eliminatie van tuberculose op dit moment verhinderen. Deze uitdagingen zijn ten eerste, het ontbreken van een effectief vaccin; ten tweede, de voortdurende en verdere toename van resistentie tegen eerste en tweede-lijns tuberculosemedicijnen; en ten derde, de begeleidende ziekteprocessen en infecties die geassocieerd zijn met tuberculose of de langdurige behan-deling daarvan. Dit is het moment om alle aspecten van preventie, dia-gnostiek en behandeling van tuberculose te verbeteren door gezamenlijke inspanningen op het gebied van volksgezondheid en onderzoek. Sinds de ontdekking van de oorzaak van tuberculose, M. tuberculosis, heeft tubercu-lose waarschijnlijk nog nooit zoveel publieke aandacht gehad als vandaag. In de afgelopen decennia is tuberculose uit de vergetelheid gebracht, vooral door de uitbraak van multiresistente tuberculose en de opkomst van co-infectie met HIV. Deze publiciteit heeft geresulteerd in een United Nations High Level Meeting (UNHLM) over tuberculose op 26 september 2018. De politieke betekenis van zo’n bijeenkomst is enorm; sinds haar oprichting heeft de UN slechts enkele van dergelijke bijeenkomsten over gezondheid gehouden. Dit wijst erop dat tuberculose nu terug is op de “public health agenda”, de plaats die het begrijpelijkerwijs verdient als een van de oudste en dodelijkste infectieziekten ter wereld. De tijd moet leren hoe dit zich zal vertalen in actie.
Acknowledgements
I would like to express my deepest appreciation to my thesis advisors Tjip van der Werf, Roland Brosch, and Stefan Niemann.
Tjip, thank you for your thoughtful guidance and continuous encour-agement throughout the many years while leaving me all the freedom to develop my own academic mind. This has helped me find my passion and explore my talents. Your kind of mentorship has been deeply inspiring to me that I hope to pass on in the years to come. I could not have wished for a better supervisor for all these years. I am deeply indebted to Roland who first accepted me as Master’s student in his laboratory to later apply together for the MD-PhD fellowship. Roland, without your support and nurturing, my time at the Pasteur Institute would not have been as pro-ductive. I enjoyed every day in your group, all our scientific and private discussions until late in your office. Thank you for providing all these op-portunities and letting me become a part of the PMI family. The diner nights `a la maison Buchrieser-Brosch will forever be among my favorite PhD memories. The completion of my dissertation would not have been possible without the backing of my thesis advisor Stefan Niemann. Stefan, I am extremely grateful for the time under your supervision, all your help in developing and realising my future plans, and your great support also beyond scientific topics. I felt immediately at home among my colleagues in Borstel and enjoyed the many social moments, conferences, and retreats. I extend my gratitude to Profs. Bouke de Jong, Martin Grobusch, Jan-Marten van Dijl, Tim Stinear, Stephen Gordon, and Andy Hoepelman who agreed to critically examine my dissertation.
During my years of medical training at the University Medical Center Groningen I had the pleasure to get to know a plethora of great people. Many thanks to Ymkje Stienstra for methodological help and always an open ear, to Bhanu Sinha who helped me acquire the PhD funding with many good plans that finally turned out otherwise, and special thanks also to Onno Akkerman for all his advice, help, and the great time we had dur-ing our visit to Romania and at his home. I am extremely grateful for my profound friendship with Till Omansen, the perpetual constant over the past ten years, and full of memorable experiences and endless scientific dis-cussions. The same holds for Xaver Kahle with whom I had the pleasure of
276 bevatten al deze groepen bacteri¨en die mensen hebben ge¨ınfecteerd met vari¨erende graden van ernst en aanvalskracht (virulentie) en bijna alle groepen omvatten ook isolaten uit de niet-levende omgeving (environment). Dit wijst op een evolutionair proces waarbij de groepen onafhankelijk van elkaar zijn ge¨evolueerd en aangepast zijn aan de mens om zowel infectie als ko-lonisatie van de menselijke gastheer te veroorzaken.
Toekomstperspectieven
De titel van dit academische proefschrift verwijst naar drie grote uitdagin-gen die de eliminatie van tuberculose op dit moment verhinderen. Deze uitdagingen zijn ten eerste, het ontbreken van een effectief vaccin; ten tweede, de voortdurende en verdere toename van resistentie tegen eerste en tweede-lijns tuberculosemedicijnen; en ten derde, de begeleidende ziekteprocessen en infecties die geassocieerd zijn met tuberculose of de langdurige behan-deling daarvan. Dit is het moment om alle aspecten van preventie, dia-gnostiek en behandeling van tuberculose te verbeteren door gezamenlijke inspanningen op het gebied van volksgezondheid en onderzoek. Sinds de ontdekking van de oorzaak van tuberculose, M. tuberculosis, heeft tubercu-lose waarschijnlijk nog nooit zoveel publieke aandacht gehad als vandaag. In de afgelopen decennia is tuberculose uit de vergetelheid gebracht, vooral door de uitbraak van multiresistente tuberculose en de opkomst van co-infectie met HIV. Deze publiciteit heeft geresulteerd in een United Nations High Level Meeting (UNHLM) over tuberculose op 26 september 2018. De politieke betekenis van zo’n bijeenkomst is enorm; sinds haar oprichting heeft de UN slechts enkele van dergelijke bijeenkomsten over gezondheid gehouden. Dit wijst erop dat tuberculose nu terug is op de “public health agenda”, de plaats die het begrijpelijkerwijs verdient als een van de oudste en dodelijkste infectieziekten ter wereld. De tijd moet leren hoe dit zich zal vertalen in actie.
Acknowledgements
I would like to express my deepest appreciation to my thesis advisors Tjip van der Werf, Roland Brosch, and Stefan Niemann.
Tjip, thank you for your thoughtful guidance and continuous encour-agement throughout the many years while leaving me all the freedom to develop my own academic mind. This has helped me find my passion and explore my talents. Your kind of mentorship has been deeply inspiring to me that I hope to pass on in the years to come. I could not have wished for a better supervisor for all these years. I am deeply indebted to Roland who first accepted me as Master’s student in his laboratory to later apply together for the MD-PhD fellowship. Roland, without your support and nurturing, my time at the Pasteur Institute would not have been as pro-ductive. I enjoyed every day in your group, all our scientific and private discussions until late in your office. Thank you for providing all these op-portunities and letting me become a part of the PMI family. The diner nights `a la maison Buchrieser-Brosch will forever be among my favorite PhD memories. The completion of my dissertation would not have been possible without the backing of my thesis advisor Stefan Niemann. Stefan, I am extremely grateful for the time under your supervision, all your help in developing and realising my future plans, and your great support also beyond scientific topics. I felt immediately at home among my colleagues in Borstel and enjoyed the many social moments, conferences, and retreats. I extend my gratitude to Profs. Bouke de Jong, Martin Grobusch, Jan-Marten van Dijl, Tim Stinear, Stephen Gordon, and Andy Hoepelman who agreed to critically examine my dissertation.
During my years of medical training at the University Medical Center Groningen I had the pleasure to get to know a plethora of great people. Many thanks to Ymkje Stienstra for methodological help and always an open ear, to Bhanu Sinha who helped me acquire the PhD funding with many good plans that finally turned out otherwise, and special thanks also to Onno Akkerman for all his advice, help, and the great time we had dur-ing our visit to Romania and at his home. I am extremely grateful for my profound friendship with Till Omansen, the perpetual constant over the past ten years, and full of memorable experiences and endless scientific dis-cussions. The same holds for Xaver Kahle with whom I had the pleasure of
sharing a flat which comes along with countless unforgettable moments. I very much appreciate my sincere friendship with Christian Rausch, all our wonderful trips we undertook and all leisure activities with Benedikt Ditz. I was thrilled to welcome Christian Luz to our Groningen family and I am deeply indebted to his patience and support in my first steps into the tidy-verse. During my first visit to our partner trial sites for the RUTI vaccine trial I got to know Ioana Margineanu whom I express my gratitude for her enthusiasm. All of the research conducted within my PhD would not have been possible without administrative help from Renske Park, Joline Stavas-ius, and Joke van der Mark as well as Jans van Aalst-Ubels from the Junior Scientific Masterclass. I would also like to acknowledge some of the great teachers that have inspired me during medical school, notably Rob Bakels, Jan Kuks, Gerry Kremer, John Rossen, Alex Friedrich, and Winfried Kern.
Paris was my home for half of my PhD and I still feel this way with Roland’s lab members. I am particularly grateful for all supervision from Laleh Majlessi who taught me the art of interpreting scientific data. Fadel Sayes, whose generosity and optimism have overwhelmed me throughout my time working with him where no day passed without a good laugh. Our ‘syst`eme double verification’, that we should have patented long ago, ensured (almost) always solid results of the experiments we performed to-gether. I will not forget the technical but, more importantly, mental as-sistance from Wafa Frigui during this time. Eva Boritsch, I appreciate our friendship that has developed during these years very much, my deep-est thanks for all conversations, discussions, and good times we have had. My gratitude extends to Fabien le Chevalier, Alexandre Pavlik, Roxane Simeone, and Laurence Langlais for many unforgettable moments over lunch or coffee. Thanks also go to Louis Ates, who joined the lab shortly after I left but with whom I feel connected via Twitter and email neverthe-less. Thanks for all comments and advice in the past months. My time at Pasteur would have been different without the amazing Cr`eme Br ˆul´ee on Fridays offered by the canteen.
My start in Stefan’s group in Borstel was very welcoming and I felt at ease with everyone from the first day on. I had the pleasure of working with Thomas Kohl on a larger project. Thomas, thank you for all your patience and helpful advice during my first steps into the genomic ana-lyses. I very much appreciated working with Matthias Merker just like every Hamburg craft beer we enjoyed together. Special thanks go out to Ivan Barilar. Thanks Ivan for bearing with a medic on all our analyses we performed together, from which I have learnt a great deal. I have always received valuable advice and experience both for science as well as family life from my favorite travel partner Susanne Homolka. Yassir Shuaib, my dear office partner, I will keep our music and tea sessions and all our dis-cussions happily in mind. My work in the group was made possible by the unwavering support of all group members, Christian Utpatel for the many
occasions he helped out to get an analysis running, Christiane Gerlach for the invaluable help around all administrative matters. Big thanks to Silke Feuerriegel, Patrick Beckert, Viola Dreyer, Sven Malm, Lindsay Tucker, Jo-hanna Perez, Harriet Blankson, Vanessa Mohr, Fenja Boysen, Tanja Ubben, Doreen Beyer, Anja L ¨udemann, Silvia Maaß, Tanja Struve-Sonnenschein, and M`enie Wiemer for all the social lunch and cake hours and for being amazing colleagues. I also had the great pleasure of working with S¨onke Andres and Katharina Kranzer from the National Reference Laboratory for Mycobacteria. Dear Katharina, I would like express my appreciation for all your advice and help.
Collaborating with other people has been a rewarding experience through-out the past years and I have enjoyed meeting many amazing co-workers and collaborators throughout this thesis. Getting to know the Barcelona team around Pere-Joan Cardona, Cris Vilaplana, Olga Rue, and Merce Amat was a true pleasure and I enjoy every minute spent together. I would like to express my thanks to Tim Stinear who welcomed me in his group in Melbourne for a short term stay during which I was able to get to know the beauty of Australia. This stay was central to my wish to change topic from vaccine immunology to genomics. Working on collaborative papers with Satria Prabowo is always good fun and I hope we will continue to do so for years to come. Thanks also to Helen Fletcher from the London school for collaborating on the RUTI trial. Of particular help was Conor Meehan who supported my project with his expertise, thanks also for the nice social occasion when we met in The Hague and Dresden. Working with Martin van den Boom and Masoud Dara for the WHO European Of-fice offered me invaluable insights into how public health works from the WHO perspective; thanks very much for this incredible opportunity which I hope to continue in the coming years. Advice given by Margo Diricks from Applied Maths has been a great help over my last years, many thanks for all the helpful phone conversations and chats where we met in person. My visits to Belarus and Romania in the third year of my medical training were the foundation of my motivation and passion for tuberculosis, my heartfelt gratitude goes out to Alena Skrahina, who took me in as her guest in her home during my stay, and Traian Mihaescu, for the kind mentorship and important experience.
My dear parents have given me support and fostering to seize all oppor-tunities to thrive and develop. I am forever grateful for your unconditional support. Thanks to my beloved sisters Johanna, Barbara, and Andrea for being awesome, to my grandmother Barbara for being strong and bright, and to my aunts along with their families and all my friends for the many memorable moments of my childhood and life until today. I am grateful to Maike and Dietrich Meyer-Jessen for help during the intense writing days. Dear Ina-Marie, writing a PhD thesis and doing research can be heavy at times. I am deeply indebted for your support over the past years and even
278 sharing a flat which comes along with countless unforgettable moments. I very much appreciate my sincere friendship with Christian Rausch, all our wonderful trips we undertook and all leisure activities with Benedikt Ditz. I was thrilled to welcome Christian Luz to our Groningen family and I am deeply indebted to his patience and support in my first steps into the tidy-verse. During my first visit to our partner trial sites for the RUTI vaccine trial I got to know Ioana Margineanu whom I express my gratitude for her enthusiasm. All of the research conducted within my PhD would not have been possible without administrative help from Renske Park, Joline Stavas-ius, and Joke van der Mark as well as Jans van Aalst-Ubels from the Junior Scientific Masterclass. I would also like to acknowledge some of the great teachers that have inspired me during medical school, notably Rob Bakels, Jan Kuks, Gerry Kremer, John Rossen, Alex Friedrich, and Winfried Kern.
Paris was my home for half of my PhD and I still feel this way with Roland’s lab members. I am particularly grateful for all supervision from Laleh Majlessi who taught me the art of interpreting scientific data. Fadel Sayes, whose generosity and optimism have overwhelmed me throughout my time working with him where no day passed without a good laugh. Our ‘syst`eme double verification’, that we should have patented long ago, ensured (almost) always solid results of the experiments we performed to-gether. I will not forget the technical but, more importantly, mental as-sistance from Wafa Frigui during this time. Eva Boritsch, I appreciate our friendship that has developed during these years very much, my deep-est thanks for all conversations, discussions, and good times we have had. My gratitude extends to Fabien le Chevalier, Alexandre Pavlik, Roxane Simeone, and Laurence Langlais for many unforgettable moments over lunch or coffee. Thanks also go to Louis Ates, who joined the lab shortly after I left but with whom I feel connected via Twitter and email neverthe-less. Thanks for all comments and advice in the past months. My time at Pasteur would have been different without the amazing Cr`eme Br ˆul´ee on Fridays offered by the canteen.
My start in Stefan’s group in Borstel was very welcoming and I felt at ease with everyone from the first day on. I had the pleasure of working with Thomas Kohl on a larger project. Thomas, thank you for all your patience and helpful advice during my first steps into the genomic ana-lyses. I very much appreciated working with Matthias Merker just like every Hamburg craft beer we enjoyed together. Special thanks go out to Ivan Barilar. Thanks Ivan for bearing with a medic on all our analyses we performed together, from which I have learnt a great deal. I have always received valuable advice and experience both for science as well as family life from my favorite travel partner Susanne Homolka. Yassir Shuaib, my dear office partner, I will keep our music and tea sessions and all our dis-cussions happily in mind. My work in the group was made possible by the unwavering support of all group members, Christian Utpatel for the many
279
occasions he helped out to get an analysis running, Christiane Gerlach for the invaluable help around all administrative matters. Big thanks to Silke Feuerriegel, Patrick Beckert, Viola Dreyer, Sven Malm, Lindsay Tucker, Jo-hanna Perez, Harriet Blankson, Vanessa Mohr, Fenja Boysen, Tanja Ubben, Doreen Beyer, Anja L ¨udemann, Silvia Maaß, Tanja Struve-Sonnenschein, and M`enie Wiemer for all the social lunch and cake hours and for being amazing colleagues. I also had the great pleasure of working with S¨onke Andres and Katharina Kranzer from the National Reference Laboratory for Mycobacteria. Dear Katharina, I would like express my appreciation for all your advice and help.
Collaborating with other people has been a rewarding experience through-out the past years and I have enjoyed meeting many amazing co-workers and collaborators throughout this thesis. Getting to know the Barcelona team around Pere-Joan Cardona, Cris Vilaplana, Olga Rue, and Merce Amat was a true pleasure and I enjoy every minute spent together. I would like to express my thanks to Tim Stinear who welcomed me in his group in Melbourne for a short term stay during which I was able to get to know the beauty of Australia. This stay was central to my wish to change topic from vaccine immunology to genomics. Working on collaborative papers with Satria Prabowo is always good fun and I hope we will continue to do so for years to come. Thanks also to Helen Fletcher from the London school for collaborating on the RUTI trial. Of particular help was Conor Meehan who supported my project with his expertise, thanks also for the nice social occasion when we met in The Hague and Dresden. Working with Martin van den Boom and Masoud Dara for the WHO European Of-fice offered me invaluable insights into how public health works from the WHO perspective; thanks very much for this incredible opportunity which I hope to continue in the coming years. Advice given by Margo Diricks from Applied Maths has been a great help over my last years, many thanks for all the helpful phone conversations and chats where we met in person. My visits to Belarus and Romania in the third year of my medical training were the foundation of my motivation and passion for tuberculosis, my heartfelt gratitude goes out to Alena Skrahina, who took me in as her guest in her home during my stay, and Traian Mihaescu, for the kind mentorship and important experience.
My dear parents have given me support and fostering to seize all oppor-tunities to thrive and develop. I am forever grateful for your unconditional support. Thanks to my beloved sisters Johanna, Barbara, and Andrea for being awesome, to my grandmother Barbara for being strong and bright, and to my aunts along with their families and all my friends for the many memorable moments of my childhood and life until today. I am grateful to Maike and Dietrich Meyer-Jessen for help during the intense writing days. Dear Ina-Marie, writing a PhD thesis and doing research can be heavy at times. I am deeply indebted for your support over the past years and even
more so as we grew to become a small family. The past six years at your side have been wonderful beyond words. I am looking forward to many years to come, and together be loving parents to our Lynna-Pauline.
About the author
Matthias Gr¨oschel was born on September 20thin 1988 in Nuremberg, Ger-many where he grew up with his parents and three sisters. Upon gradu-ation from Neues Gymnasium Nuremberg with emphasis on modern lan-guages, he went on to spend one year at Hospitality House Refugees Min-istry inc. in Winnipeg, Canada as peace service replacing his obligation to serve the armed forces. At Groningen University, Matthias obtained Bachelor degrees in medicine and philosophy where his undergraduate dissertations focused on tuberculosis. A three-month stay in the Repub-lican Center for Pulmonology and Tuberculosis in Minsk, Belarus fostered his interest in infectious diseases and tuberculosis. Matthias then joined the group of Prof. Roland Brosch at Institut Pasteur in Paris, France for his Master’s thesis to conduct experiments on recombinant BCG vaccine strains that would later serve as basis of his MD/PhD track application. Granted in 2014, this MD/PhD fellowship allowed him to return to the Brosch lab in Paris to expand, finalise, and write up his ongoing projects. He obtained his medical degree in 2017 after having participated in the Uni-versity of Groningen Honours College both during his bachelor and mas-ter degrees. His PhD project brought him to join the group of Prof. Stefan Niemann at the Research Center Borstel in Germany where he concluded his academic thesis with work on the emerging opportunistic pathogen S. maltophilia. Upon completion of his academic thesis Matthias will pursue post-doctoral training at the Department of Biomedical Informatics at Har-vard Medical School in Boston, MA. Matthias is engaged to his beloved Ina-Marie and together they have one daughter.
280 more so as we grew to become a small family. The past six years at your side have been wonderful beyond words. I am looking forward to many years to come, and together be loving parents to our Lynna-Pauline.
About the author
Matthias Gr¨oschel was born on September 20thin 1988 in Nuremberg, Ger-many where he grew up with his parents and three sisters. Upon gradu-ation from Neues Gymnasium Nuremberg with emphasis on modern lan-guages, he went on to spend one year at Hospitality House Refugees Min-istry inc. in Winnipeg, Canada as peace service replacing his obligation to serve the armed forces. At Groningen University, Matthias obtained Bachelor degrees in medicine and philosophy where his undergraduate dissertations focused on tuberculosis. A three-month stay in the Repub-lican Center for Pulmonology and Tuberculosis in Minsk, Belarus fostered his interest in infectious diseases and tuberculosis. Matthias then joined the group of Prof. Roland Brosch at Institut Pasteur in Paris, France for his Master’s thesis to conduct experiments on recombinant BCG vaccine strains that would later serve as basis of his MD/PhD track application. Granted in 2014, this MD/PhD fellowship allowed him to return to the Brosch lab in Paris to expand, finalise, and write up his ongoing projects. He obtained his medical degree in 2017 after having participated in the Uni-versity of Groningen Honours College both during his bachelor and mas-ter degrees. His PhD project brought him to join the group of Prof. Stefan Niemann at the Research Center Borstel in Germany where he concluded his academic thesis with work on the emerging opportunistic pathogen S. maltophilia. Upon completion of his academic thesis Matthias will pursue post-doctoral training at the Department of Biomedical Informatics at Har-vard Medical School in Boston, MA. Matthias is engaged to his beloved Ina-Marie and together they have one daughter.
List of publications
1. Gr¨oschel MI, Luz CF, Batra S, Ahuja S, Batra S, Kranzer K, van der Werf TS. Random glucose sampling as screening tool for diabetes among disadvant-aged tuberculosis patients residing in urban slums in India. ERJ Open Research 2019; 5:00025-2019
2. Gr¨oschel MI, van den Boom M, Migliori GB, Dara M. Prioritising children and adolescents in the tuberculosis response of the WHO European Region.
Eur Respir Rev 2019;10.1183/16000617.0106-2018
3. Andres S*, Gr¨oschel MI*, Hillemann D, Merker M, Niemann S, Kranzer K. A diagnostic algorithm to investigate Pyrazinamide and Ethambutol res-istance in Rifampin-resistant Mycobacterium tuberculosis isolates in a low-incidence setting.
Antimicrob Agents Chemother 2019;63(2)e01798-18
4. Gr¨oschel MI, Walker TM, van der Werf TS, Lange C, Niemann S, Merker M. Pathogen-based precision medicine for drug-resistant tuberculosis. Plos Pathog 2018;14(10): e1007297
5. Lange C, Alghamdi WA, Al-Shaer MH, Brighenti S, Diacon AH, DiNardo AR, Grobbel HP, Gr¨oschel MI, ..., Sch¨on T. Perspectives for personalized therapy for patients with multidrug-resistant tuberculosis. J Intern Med 2018. doi:10.1111/joim.12780
6. Sayes F, Blanc C, Ates LS, Deboosere N, Orgeur M, Le Chevalier F, Gr¨oschel MI, ..., Brosch R, Majlessi L. Multiplexed quantitation of intraphagocyte My-cobacterium tuberculosis secreted protein effectors. Cell Rep 2018;
23(4):1072-1084
7. Kroesen VM, Gr¨oschel MI, Martinson N, Zumla A, Maeurer M, van der Werf TS, Vilaplana C. Non-Steroidal Anti-inflammatory Drugs As Host-Directed Therapy for Tuberculosis: A Systematic Review. Front Immunol 2017;8:772 8. Gr¨oschel MI, Sayes F, ..., Brosch R. Recombinant BCG expressing ESX-1 of
Mycobacterium marinum combines low virulence with cytosolic immune
sig-naling and improved tuberculosis protection. Cell Reports 2017;18:2752-2765 9. Gr¨oschel MI, Sayes F, Roxane S, Majlessi L, Brosch R. ESX secretion systems: mycobacterial evolution to counter host immunity. Nat Rev Microbiol 2016 Nov;14(11):677-691
282
List of publications
1. Gr¨oschel MI, Luz CF, Batra S, Ahuja S, Batra S, Kranzer K, van der Werf TS. Random glucose sampling as screening tool for diabetes among disadvant-aged tuberculosis patients residing in urban slums in India. ERJ Open Research 2019; 5:00025-2019
2. Gr¨oschel MI, van den Boom M, Migliori GB, Dara M. Prioritising children and adolescents in the tuberculosis response of the WHO European Region.
Eur Respir Rev 2019;10.1183/16000617.0106-2018
3. Andres S*, Gr¨oschel MI*, Hillemann D, Merker M, Niemann S, Kranzer K. A diagnostic algorithm to investigate Pyrazinamide and Ethambutol res-istance in Rifampin-resistant Mycobacterium tuberculosis isolates in a low-incidence setting.
Antimicrob Agents Chemother 2019;63(2)e01798-18
4. Gr¨oschel MI, Walker TM, van der Werf TS, Lange C, Niemann S, Merker M. Pathogen-based precision medicine for drug-resistant tuberculosis. Plos Pathog 2018;14(10): e1007297
5. Lange C, Alghamdi WA, Al-Shaer MH, Brighenti S, Diacon AH, DiNardo AR, Grobbel HP, Gr¨oschel MI, ..., Sch¨on T. Perspectives for personalized therapy for patients with multidrug-resistant tuberculosis. J Intern Med 2018. doi:10.1111/joim.12780
6. Sayes F, Blanc C, Ates LS, Deboosere N, Orgeur M, Le Chevalier F, Gr¨oschel MI, ..., Brosch R, Majlessi L. Multiplexed quantitation of intraphagocyte My-cobacterium tuberculosis secreted protein effectors. Cell Rep 2018;
23(4):1072-1084
7. Kroesen VM, Gr¨oschel MI, Martinson N, Zumla A, Maeurer M, van der Werf TS, Vilaplana C. Non-Steroidal Anti-inflammatory Drugs As Host-Directed Therapy for Tuberculosis: A Systematic Review. Front Immunol 2017;8:772 8. Gr¨oschel MI, Sayes F, ..., Brosch R. Recombinant BCG expressing ESX-1 of
Mycobacterium marinum combines low virulence with cytosolic immune
sig-naling and improved tuberculosis protection. Cell Reports 2017;18:2752-2765 9. Gr¨oschel MI, Sayes F, Roxane S, Majlessi L, Brosch R. ESX secretion systems: mycobacterial evolution to counter host immunity. Nat Rev Microbiol 2016 Nov;14(11):677-691
10. Sayes F, Pawlik A, Frigui W, Gr¨oschel MI, ..., Brosch R, Majlessi L. CD4+ T cells recognizing PE/PPE antigens directly or via cross reactivity are pro-tective against pulmonary Mycobacterium tuberculosis infection. PloS Pathog 2016;12(7):
e1005770
11. Lai FY*, Gr¨oschel MI*, van den Hende L, Diercks, GF, Rutgers A, van der Werf TS. Prolonged pyrexia and subtle skin lesions: polyarteritis nodosa.
Lancet 2016;5(387):1025-6
12. Bottai D, Gr¨oschel MI, Brosch R, Type VII Secretion Systems in Gram-Positive Bacteria. Curr Top Microbiol Immunol 2016 Jan 7 (Book Chapter)
13. Gr¨oschel MI, Omansen TF, de Lange W, van der Werf TS, Lokate M, Bat-hoorn E, Akkerman OW, Stienstra Y. Multidrug-Resistant Tuberculosis Com-plicated by Nosocomial Infection with Multidrug-Resistant Enterobacteriaceae.
Am J Trop Med Hyg 2016;94(3):517-8
14. Simeone R, Sayes F, Song O, Gr¨oschel MI, Brodin P, Brosch R, Majlessi L. First evidence of in vivo cytosolic translocation of Mycobacterium
tubercu-losis and critical role of phagosome maturation-inhibition and inflammation. PLoS Pathog 2015;11(2):e1004650
15. Gr¨oschel MI*, Prabowo SA*, Cardona PJ, Stanford JL, van der Werf TS. Therapeutic Vaccines for Tuberculosis – a Systematic Review.
Vaccine 2014;32(26):3162-3168
16. Prabowo SA*, Gr¨oschel MI*, ..., Kaufmann SH, van der Werf TS. Targeting multidrug-resistant tuberculosis (MDR-TB) by therapeutic vaccines.
Med Microbiol Immunol 2013 202(2):95-104
17. Van Altena R, Duggirala S, Gr¨oschel MI, van der Werf TS. Immunology in Tuberculosis: Challenges in Monitoring of Disease Activity and identifying Correlates of Protection. Curr Pharm Des 2011;17(27):2853-62
