Новости

1 ноября, 2021 17:30

Лекарственно устойчивый штамм возбудителя туберкулеза из России найден в Албании и Греции

Источник: PCR News
Штаммы недавно обнаруженного геноварианта Mycobacterium tuberculosis Beijing 1071-32 отличает множественная или широкая лекарственная устойчивость. Международный коллектив под руководством ученых из Санкт-Петербургского института Пастера разработал метод быстрого обнаружения этого генотипа. Изоляты Beijing 1071-32 были выявлены в Сибири (наиболее вероятный регион его происхождения) и Европейской России, в Средней Азии, Закавказье, а также в странах Балканского полуострова.
CDC / Dr. George Kubica / Wikimedia Commons

В журнале Scientific Reports опубликованы результаты нового исследования под руководством Игоря Мокроусова (Санкт-Петербургский НИИ эпидемиологии и микробиологии имени Пастера), в котором приняли участие ученые из различных регионов России и стран Европы, Азии и Южной Америки. Авторы разработали молекулярный метод для быстрого обнаружения штаммов эмерджентного геноварианта M. tuberculosis Beijing 1071-32, для которого характерна множественная лекарственная устойчивость (работа была выполнена при поддержке РНФ, грант 19-14-00013).

Ключевой негативный фактор лечения туберкулеза — недостаточно оперативная диагностика из-за медленного культивирования микобактерий туберкулеза. Надежная и быстрая диагностика не только возбудителя как такового (вид Mycobacterium tuberculosis), но и его известных эпидемических геновариантов необходима как для успешной реализации программ борьбы с туберкулезом, так и для лечения конкретных больных. M. tuberculosis изначально рассматривали как однородный, однако сейчас ясно, что этот вид генетически и функционально разнообразен, а его отдельные геноварианты имеют особую клиническую или эпидемиологическую значимость. Углубленный анализ таких генотипов позволяет обнаруживать их специфические маркеры, связанные с лекарственной устойчивостью, гипервирулентностью или трансмиссивностью.

Полногеномное секвенирование с использованием технологий следующего поколения (WGS/NGS) становится менее дорогим, и хотя технологии NGS не всегда доступны, есть мнение, что это можно исправить централизацией — организовать проведение такого рода анализов в небольшом количестве крупных центров. Однако широкое внедрение NGS для рутинной диагностики и эпиднадзора за туберкулезом в России нереально с учетом размеров страны и уровня заболеваемости (72 000 новых случаев в 2019 году). Необходимы быстрые, недорогие и высокопроизводительные методы обнаружения наиболее значимых эпидемических кластеров.

Ранее российские участники этой работы провели исследование в Омской области Западной Сибири и выявили неожиданное увеличение доли редких для России штаммов древней сублинии генотипа Beijing. Для некоторых также была показана высокая вирулентность в экспериментах на животных. Большинство изолятов принадлежали к кластеру Beijing 1071-32 и все имели множественную лекарственную устойчивость (МЛУ).


География распространения изученных штаммов кластера Beijing 1071-32. Размер круга примерно коррелирует с долей идентифицированных изолятов этого кластера (самые маленькие точки обозначают отдельные изоляты). Отсутствие в изученных локальных популяциях показано белым кружком. Источник: Игорь Мокроусов

На основе филогенетического анализа полногеномных данных авторы статьи выявили три синонимичных SNP в генах Rv0144, Rv0373c и Rv0334, которые были специфичны для кластера Beijing 1071-32, и разработали метод их обнаружения с помощью ПЦР в реальном времени. Синонимичные SNP (не влияющие на аминокислотную последовательность белка) отражают нейтральную эволюцию, не подверженную влиянию отбора. Таким образом, их независимое возникновение в неродственных филогенетических группах практически невозможно, что повышает их надежность как строгого маркера именно генотипа Beijing 1071-32.

Анализ ДНК 2375 генетически разнообразных изолятов M. tuberculosis, собранных в период с 1996 по 2020 год в европейской и азиатской частях России, странах бывшего Советского Союза, Албании, Греции, Китае, Вьетнаме, Японии и Бразилии, подтвердил 100%-ную специфичность и чувствительность метода.

Все без исключения изоляты Beijing 1071-32 несли характерный набор из шести мутаций устойчивости (rpoB450, rpoC485, katG315, katG335, rpsL43 и embB497) к четырем ключевым антибиотикам первого ряда. Это комбинация включает наиболее частые и эффективные (с точки зрения микроба) мутации, а также редкие и компенсаторные, то есть компенсирующие снижение жизнеспособности микроба, вызванное мутациями устойчивости. Эпистатическое взаимодействие этих мутаций могло повлиять на распространение данного геноварианта.

Помимо ожидаемого присутствия Beijing 1071-32 в Сибири и европейской части России, эти штаммы были обнаружены в Средней Азии, Закавказье, а также, достаточно неожиданно, в балканских странах — Албании, Греции, Сербии. Неизвестно, отражает ли последнее уже локальную балканскую циркуляцию этого штамма или независимые события его заноса из стран бывшего СССР.

Анализ ДНК из Албании и Греции установил, что они содержали все 9 таргетных мутаций, то есть 3 нейтральных SNP и 6 мутаций устойчивости. Из Греции были получены три изолята Beijing 1071-32, один от иммигранта из Грузии, остальные два от местных пациентов. Так как генотип Beijing чрезвычайно редок в Албании, его изоляты, вероятно, попали в эту страну из соседней Греции, для которой характерно заметное присутствие репатриантов (и мультирезистентных штаммов) из бывшего СССР.

По мнению руководителя проекта Игоря Мокроусова, российское (предположительно сибирское) происхождение кластера Beijing 1071-32 — наиболее вероятный сценарий, поскольку этот кластер включает изоляты из отдаленных частей России, а некоторые изученные российские штаммы датируются 1996 годом.

— Обстоятельства его происхождения остаются неизвестными. По аналогии с известным эпидемическим российским штаммом Beijing B0/W148, который, вероятно, возник и распространился в сибирских тюрьмах в 1950-60-е годы, не исключено, что штамм Beijing 1071-32 мог изначально возникнуть и сформироваться в условиях пенитенциарной системы, — отмечает Игорь Мокроусов.

Филогеномный анализ позволил датировать происхождение Beijing 1071-32 серединой 1970-х годов, когда рифампицин был впервые включен в противотуберкулезную химиотерапию. Другие антибиотики, к которым устойчив этот штамм, были включены в химиотерапию туберкулеза еще раньше. В этом сценарии обнаруживаются параллели с эволюцией штаммов в Португалии и Южной Африке, в которых эндемичные резистентные варианты генетического семейства LAM (Latin American Mediterranean ) стали мультирезистентными в 1970-е годы.

Примечателен тот факт, что все географически удаленные изоляты этого кластера имеют один и тот же набор из шести мутаций устойчивости к четырем антибиотикам. Не были обнаружены промежуточные штаммы Beijing 1071-32 с некоторыми, но не всеми мутациями из этого набора. Вероятно, добавление новых мутаций делало штамм более приспособленным по сравнению с промежуточными вариантами с неполным профилем мутаций, которые, таким образом, исчезли из популяции.

Теги
Биология
21 января, 2022
Биологи МГУ выяснили механизм полёта мельчайших жуков
Международная команда исследователей под руководством специалистов кафедры энтомологии биологическ...
18 января, 2022
Ученые выяснили, от чего зависит эффективность доставки лекарств в раковые клетки
С помощью везикул, отделяемых от мембран клеток, можно доставлять в раковые клетки уничтожающ...