Advancing tuberculosis diagnosis in children and adults by developing point-of-care optical devices

Tuberkulose (TB) forblir en vedvarende global helseutfordring, særlig i lav- og mellominntektsland (LLMIC). En stor hindring for å kontrollere TB er mangelen på en brukervennlig hurtig diagnostisk test. De diagnostiske testene som benyttes i dag, krever avanserte og kostbare laboratoriefasiliteter, og dyrkningsmetoder tar lang tid før resultatene foreligger. I tillegg byr sputumbaserte tester på utfordringer når det gjelder prøvetaking fra barn og eldre, og de er mindre effektive for å diagnostisere TB utenfor lungene. Videre mangler LLMIC lokalt utviklede og bærekraftige diagnostiske løsninger. Optiske enheter som utnytter spektroskopi har vist stort potensial i en rekke ikke-medisinske anvendelser og åpner nye muligheter for TB-diagnostikk. Disse metodene kan tilby nøyaktige, sensitive og brukervennlige løsninger for hurtigtesting. Likevel er bruken av disse teknologiene for TB-diagnostikk fortsatt på et tidlig stadium. Nylig har forskere ved Lahore University of Management Sciences (LUMS) utviklet to innovative diagnostiske enheter basert på optisk fiber-cavity ring-down-spektroskopi og Raman-spektroskopi. Disse enhetene har vist lovende resultater ved å være raske, sensitive, spesifikke og bærbare, og de legger et solid grunnlag for videre klinisk testing. Dette prosjektet har som mål å validere og optimalisere disse enhetene for å kunne påvise TB i et bredt spekter av biologiske prøver, inkludert sputum, kondensat fra pust, urin, avføring, ulike kroppsvæsker og fine nåleaspirater. Disse prøvene vil bli samlet inn i samarbeid med Gulab Devi Hospital. De forventede diagnostiske enhetene vil være betydelig rimeligere enn dagens TB-diagnostikk. Prosjektet er sterkt tverrfaglig og sikrer kjønnsbalanse blant deltakerne. Vår visjon er å utvikle en enhet som fungerer som et kommersielt blodsukkermåler-apparat, som enkelt kan brukes av ikke-spesialister. Målet er å oppnå global skalerbarhet og tilby en rimelig løsning for land med lav inntekt og høy forekomst av TB.

Tuberculosis (TB) remains a persistent global health challenge, especially for LLMICs. A significant obstacle in controlling TB is the unavailability of a point-of-care TB diagnostic test. Currently used diagnostic tests necessitate advanced and expensive laboratory facilities, and culture requires a long reporting time. Sputum-based tests also face difficulties in sample collection from children and older people and are less effective in diagnosing extra-pulmonary TB, commonly found in children. Our project will directly contribute to substantially reducing the burden of TB both nationally and globally by offering a rapid, portable, cost-effective, and locally developed TB diagnostic device. The diagnostic tests will build on our recently demonstrated novel and indigenously developed optical TB diagnostic devices utilizing Raman spectroscopy to find TB signatures, and optical fiber cavity ring down spectroscopy to detect Lipoarabinomannan. In collaboration with Gulab Devi Hospital, one of the sentinel sites for the provincial TB control program, we will collect various biological samples, including sputum, breath condensate, urine, stool, varied fluids, and fine needle aspirates. Culture and GeneXpert will be used as reference standards for diagnostic validation. No prior work has examined such diverse arrays of biological samples for TB diagnosis using these devices. The anticipated diagnostic devices will be significantly cheaper than the current TB diagnostic landscape. The project is profoundly interdisciplinary, engaging electrical engineers, data analysts, biologists, biochemists, microbiologists, and medical specialists from Norway and Pakistan, ensuring gender balance among participants. Our consortium’s vision is to develop a device like a commercial glucometer that non-specialists can easily operate, with a potential for global scalability at an affordable cost for low-income, high TB-prevalence countries.