Toward Rapid Tuberculosis Culture Diagnostics: A Systematic Review of Liquid Media, Modified Solid Media, and Emerging Biosensor Technologies

Abstract

ABSTRACTIntroduction. Tuberculosis (TB) remains a leading cause of infectious mortality, particularly in low and middle income countries where diagnostic resources are constrained. Culture is the gold standard, but conventional solid media such as Lowenstein-Jensen (LJ) are slow, while liquid systems like the Mycobacterial Growth Indicator Tube (MGIT) require specialized infrastructure. This systematic review compared the diagnostic performance of liquid, solid, and modified culture media for TB, focusing on time to positivity (TTP), sensitivity, and contamination rate. Methods. We searched PubMed, Science Direct, and Scopus from January 2000 to May 2025. Eligible studies were original diagnostic accuracy or observational studies involving patients with suspected or confirmed active TB. Two independent reviewers screened titles, abstracts, and full texts. Data on authors, year, sample size, culture media, TTP, sensitivity, and contamination rate were extracted using a standardized form. Quality assessment with QUADAS-2 was planned but not performed, which we note as a limitation. Results. Nineteen studies met inclusion criteria, published between 2002 and 2024, with sample sizes from 22 to 2,566 specimens. Liquid media consistently reduced TTP (3–21 days) compared with solid media (16–56 days). MGIT and BacT/Alert showed higher sensitivity than LJ (89% vs 62% and 66.7% vs 55.6%, respectively). Supplemented Middlebrook 7H10/7H11 achieved 100% sensitivity with 0% contamination. Biosensor-based systems (MGIT, BacT/Alert, Bactec 460TB) enabled real-time automated detection through fluorescence, colorimetric, or radiometric signals. Conclusion. Liquid and modified culture systems outperform conventional solid media in speed and sensitivity. Biosensor integration offers a scalable pathway toward automated, real-time TB diagnostics. Adoption of optimized media and sensor-based platforms could accelerate diagnosis and improve outcomes, particularly in high-burden settings.RÉSUMÉ Introduction. La tuberculose (TB) demeure une cause majeure de mortalité infectieuse, notamment dans les pays à ressources limitées. La culture est la méthode de référence, mais les milieux solides conventionnels, tels que Lowenstein-Jensen (LJ), sont lents, tandis que les systèmes liquides nécessitent une infrastructure spécialisée. Cette revue systématique a comparé les performances diagnostiques des milieux liquides, solides et modifiés pour la TB, selon le délai de positivité (TTP), la sensibilité et le taux de contamination. Méthodes. PubMed, ScienceDirect et Scopus ont été interrogées de janvier 2000 à mai 2025. Les études originales de précision diagnostique ou observationnelles portant sur des patients suspects ou atteints de TB active étaient éligibles. Deux réviseurs indépendants ont effectué la sélection et l’extraction standardisée des données. La qualité méthodologique devait être évaluée par QUADAS-2, mais cette étape n’a pas été réalisée, constituant une limite de la revue. Résultats. Dix-neuf études, publiées entre 2002 et 2024, ont été incluses, avec des échantillons de 22 à 2 566 prélèvements. Les milieux liquides réduisaient systématiquement le TTP (3–21 jours) comparativement aux milieux solides (16–56 jours). MGIT et BacT/Alert présentaient une sensibilité supérieure à LJ (89 % vs 62 % et 66,7 % vs 55,6 %, respectivement). Les milieux Middlebrook 7H10/7H11 supplémentés atteignaient une sensibilité de 100 %, sans contamination. Les plateformes à biocapteurs (MGIT, BacT/Alert, Bactec 460TB) permettaient une détection automatisée en temps réel par signaux fluorescents, colorimétriques ou radiométriques. Conclusion. Les milieux liquides et modifiés offrent une détection plus rapide et une meilleure sensibilité que les milieux solides conventionnels. L’intégration de biocapteurs constitue une approche prometteuse pour automatiser et accélérer le diagnostic de la TB, notamment dans les contextes à forte charge de morbidité.

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