microbeПроблемы особо опасных инфекцийProblems of Particularly Dangerous Infections0370-10692658-719XRussian Research Anti-Plague Institute “Microbe”10.21055/0370-1069-2023-3-93-98microbe-1860Research ArticleОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИORIGINAL ARTICLESОценка эффективности использования магноиммуносорбентов для селективного концентрирования спор возбудителя сибирской язвыAssessment of the Effectiveness of Using Magnoimmunosorbents for the Selective Concentration of Anthrax Agent Sporeshttps://orcid.org/0000-0002-4410-1677ЛогвинФ. В.LogvinF. V.

Российская Федерация, 344022, Ростов-на-Дону, пер. Нахичеванский, 29

29, Nakhichevansky Lane, Rostov-on-Don, 344022, Russian Federation

okt@rostgmu.ruhttps://orcid.org/0000-0003-0274-898XСеменоваО. В.SemenovaO. V.

Семенова Ольга Викторовна

Российская Федерация, 355035, Ставрополь, ул. Советская, 13–15

Olga V. Semenova

13–15, Sovetskaya St., Stavropol, 355035, Russian Federation

anthraxlab.stv@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-5196-784XРязановаА. Г.RyazanovaA. G.

Российская Федерация, 355035, Ставрополь, ул. Советская, 13–15

13–15, Sovetskaya St., Stavropol, 355035, Russian Federation

stavnipchi@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-8443-4089ЖарниковаИ. В.ZharnikovaI. V.

Российская Федерация, 355035, Ставрополь, ул. Советская, 13–15

13–15, Sovetskaya St., Stavropol, 355035, Russian Federation

stavnipchi@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-7744-3112АксеноваЛ. Ю.AksenovaL. Yu.

Российская Федерация, 355035, Ставрополь, ул. Советская, 13–15

13–15, Sovetskaya St., Stavropol, 355035, Russian Federation

stavnipchi@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0003-2229-6570РусановаД. В.RusanovaD. V.

Российская Федерация, 355035, Ставрополь, ул. Советская, 13–15

13–15, Sovetskaya St., Stavropol, 355035, Russian Federation

stavnipchi@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-3564-0791КурчеваС. А.KurchevaS. A.

Российская Федерация, 355035, Ставрополь, ул. Советская, 13–15

13–15, Sovetskaya St., Stavropol, 355035, Russian Federation

stavnipchi@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-5493-5296СтарцеваО. Л.StartsevaO. L.

Российская Федерация, 355035, Ставрополь, ул. Советская, 13–15

13–15, Sovetskaya St., Stavropol, 355035, Russian Federation

stavnipchi@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0001-5563-8659ГеогджаянА. С.GeogdzhayanA. S.

Российская Федерация, 355035, Ставрополь, ул. Советская, 13–15

13–15, Sovetskaya St., Stavropol, 355035, Russian Federation

stavnipchi@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-9362-3949КуличенкоА. Н.KulichenkoA. N.

Российская Федерация, 355035, Ставрополь, ул. Советская, 13–15

13–15, Sovetskaya St., Stavropol, 355035, Russian Federation

stavnipchi@mail.ruФГБОУ ВО «Ростовский государственный медицинский университет»РоссияRostov State Medical UniversityRussian FederationФКУЗ «Ставропольский научно-исследовательский противочумный институт»РоссияStavropol Research Anti-Plague InstituteRussian Federation202303102023039398Copyright © Логвин Ф.В., Семенова О.В., Рязанова А.Г., Жарникова И.В., Аксенова Л.Ю., Русанова Д.В., Курчева С.А., Старцева О.Л., Геогджаян А.С., Куличенко А.Н., 20232023Логвин Ф.В., Семенова О.В., Рязанова А.Г., Жарникова И.В., Аксенова Л.Ю., Русанова Д.В., Курчева С.А., Старцева О.Л., Геогджаян А.С., Куличенко А.Н.Logvin F.V., Semenova O.V., Ryazanova A.G., Zharnikova I.V., Aksenova L.Y., Rusanova D.V., Kurcheva S.A., Startseva O.L., Geogdzhayan A.S., Kulichenko A.N.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://journal.microbe.ru/jour/article/view/1860

Цель исследования – оценка эффективности использования разработанных сибиреязвенных магноиммуносорбентов (МИС ) для селективного концентрирования спор Bacillus anthracis и повышения чувствительности методов детекции возбудителя сибирской язвы, в том числе при исследовании проб почвы.

Материалы и методы

Материалы и методы. Исследование проведено на 10 вакцинных штаммах B. anthracis, 30 штаммах близкородственных бацилл рода Bacillus (B. cereus – 15, B. thuringiensis – 10, B. megaterium – 5) с типичными видовыми свойствами. В работу были взяты три экспериментальные серии магноиммуносорбентов. Экстракцию ДНК и постановку ПЦР проводили согласно инструкции по применению набора реагентов для выявления ДНК B. anthracis «АмплиСенс Bacillus anthracis-FRT».

Результаты и обсуждение

Результаты и обсуждение. Показано, что при использовании МИС чувствительность культурального метода возрастает не менее чем в 7 раз (с учетом возможности сорбции на частице сорбента 1–10 и более спор). Чувствительность ПЦР -метода возрастает в 10 раз и составляет 50 спор B. anthracis в 1 мл для образцов, концентрированных на МИС . При исследовании искусственно контаминированных спорами B. Anthracis проб почвы с использованием МИС чувствительность бактериологического метода возрастает в 7,5 раза. Таким образом, применение разработанных МИС позволяет существенно повысить чувствительность методов детекции возбудителя сибирской язвы и может рассматриваться в качестве эффективного способа пробоподготовки при исследовании объектов окружающей среды (почвы).

The aim of the study was to assess the effectiveness of the developed anthrax magnoimmunosorbents (MIS) for the selective concentration of Bacillus anthracis spores and to increase the sensitivity of anthrax agent detection techniques, including when testing soil samples.

Materials and methods

Materials and methods. We used 10 vaccine strains of B. anthracis and 30 strains of closely related bacilli of the genus Bacillus (B. cereus – 15, B. thuringiensis – 10, B. megaterium – 5) with typical species properties. The work was performed on three experimental batches of magnoimmunosorbents. DNA extraction and PCR setting was carried out in compliance with the instructions for reagent panel for B. anthracis DNA detection “ApliSens Bacillus anthracis-FRT”.

Results and discussion

Results and discussion. It is shown that when using MIS, the sensitivity of the cultural method is increased by at least 7 times (taking into account the possibility of sorption of 1–10 or more spores on a sorbent particle). The sensitivity of the PCR method is improved by 10 times and amounts to 50 B. anthracis spores per 1 ml for the samples concentrated with the help of MIS. The sensitivity of the bacteriological method using MIS increases by a factor of 7.5 when testing the artificially contaminated with B. anthracis soil samples. Hence, application of the developed MIS makes it possible to significantly enhance the sensitivity of anthrax agent detection methods and can be considered as an effective means of sample preparation for the investigation of environmental objects (soil).

Bacillus anthracisсибирская язвадиагностикаиммуномагнитные сорбентыселективное концентрированиеполимеразная цепная реакциялабораторная диагностикаисследование почвыBacillus anthracisanthraxdiagnosticsimmunomagnetic sorbentsselective concentrationpolymerase chain reactionlaboratory diagnosisstudies of soilРабота выполнена в рамках научно-исследовательской работы «Совершенствование методов индикации, идентификации <i>Bacillus anthracis</i> и лабораторной диагностики сибирской язвы» раздела 48.03 Отраслевой научно-исследовательской программы Роспотребнадзора на 2016-2020 гг. «Проблемно-ориентированные научные исследования в области эпидемиологического надзора за инфекционными и паразитарными болезнями».The work was carried out as part of the research project “Improving the methods of indication, identification of <i>Bacillus anthracis</i> and laboratory diagnosis of anthrax” under section 48.03 of the Sectoral Research Program of the Rospotrebnadzor for 2016-2020 “Problem-oriented scientific research in the field of epidemiological surveillance over infectious and parasitic diseases”.ReferencesJung M.Y., Kim J.S., Paek W.K., Lim J., Lee H., Kim P.I., Ma J.Y., Kim W., Chang Y.H. Bacillus manliponensis sp. nov., a new member of the Bacillus cereus group isolated from foreshore tidal flat sediment. J. Microbiol. 2011; 49(6):1027–32. DOI: 10.1007/s12275-011-1049-6.Jung M.Y., Kim J.S., Paek W.K., Lim J., Lee H., Kim P.I., Ma J.Y., Kim W., Chang Y.H. Bacillus manliponensis sp. nov., a new member of the Bacillus cereus group isolated from foreshore tidal flat sediment. J. Microbiol. 2011; 49(6):1027–32. DOI: 10.1007/s12275-011-1049-6.Черкасский Б.Л., редактор. Кадастр стационарно неблагополучных по сибирской язве пунктов Российской Федерации: Справочник. М.: ИНТЕРСЭН ; 2005. 829 с.Cherkassky B.L., editor. [Cadastre of Stationary Potentially Hazardous as regards Anthrax Areas of the Russian Federation. Reference Book]. Moscow: “INTERSEN”; 2005. 829 p.Перечень скотомогильников (в том числе сибиреязвенных), расположенных на территории Российской Федерации. Информ. издание. М.: ФГБНУ «Росинформагротех»; 2011–2013.[The list of cattle burial sites (including anthrax ones) located on the territory of the Russian Federation: Inform. edition]. Moscow: “Rosinformagrotekh”; 2011–2013.Буравцева Н.П., Мезенцев В.М., Рязанова А.Г., Головинская Т.М., Дегтярев Д.Ю., Пазенко А.Н., Семенова О.В., Куличенко A.Н. Использование геоинформационных систем для создания электронной базы данных сибиреязвенных захоронений на территории Ставропольского края. Проблемы особо опасных инфекций. 2019; 4:31–6. DOI: 10.21055/0370-1069-2019-4-31-36.Buravtseva N.P., Mezentsev V.M., Ryazanova A.G., Golovinskaya T.M., Degtyarev D.Yu., Pazenko A.N., Semenova O.V., Kulichenko A.N. [Use of geographic information systems for creation of electronic database of anthrax burial sites in the Stavropol Territory]. Problemy Osobo Opasnykh Infektsii [Problems of Particularly Dangerous Infections]. 2019; (4):31–6. DOI: 10.21055/0370-1069-2019-4-31-36.Черкасский Б.Л. Эпидемиология и профилактика сибирской язвы. М.: ИНТЕРСЭН ; 2002. 384 с.Cherkassky B.L. [Epidemiology and Prevention of Anthrax]. Moscow: “INTERSEN”; 2002. 384 p.Симонова Е.Г., Картавая С.А., Локтионова М.Н., Ладный В.И. Эпидемиологическая опасность сибиреязвенных захоронений: теоретико-методологические аспекты. Медицина в Кузбассе. 2013; 12(2):26–31.Simonova E.G., Kartavaya S.A., Loktionova M.N., Ladny V.I. [Epidemiological hazard of anthrax burials: theoretical and methodological aspects]. Meditsina v Kuzbasse [J. Medicine in Kuzbass]. 2013; 12(2):26–31.Рязанова А.Г., Еременко Е.И., Цыганкова О.И., Цыганкова Е.А. Усовершенствование методов идентификации атипичных штаммов возбудителя сибирской язвы и их дифференциация от близкородственных бацилл. Журнал микробиологии, эпидемиологии и иммунологии. 2009; 3:76–80.Ryazanova A.G., Eremenko E.I., Tsygankova O.I., Tsygankova E.A. [Improvement of methods for identification of atypical strains of the anthrax agent and their differentiation from closely related bacilli]. Zhurnal Mikrobiologii, Epidemiologii i Immunologii [Journal of Microbiology, Epidemiology and Immunology]. 2009; (3):76–80.Salgado J.R.S., Rabinovitch L., Gomes M.S., Allil R.C.D.S., Werneck M.M., Rodrigues R.B., Picão R.C., Oliveira Luiz F.B., Vivoni A.M. Detection of Bacillus anthracis and Bacillus anthracis-like spores in soil from state of Rio de Janeiro, Brazil. Mem. Inst. Oswaldo Cruz. 2020; 115:e200370. DOI: 10.1590/0074-02760200370.Salgado J.R.S., Rabinovitch L., Gomes M.S., Allil R.C.D.S., Werneck M.M., Rodrigues R.B., Picão R.C., Oliveira Luiz F.B., Vivoni A.M. Detection of Bacillus anthracis and Bacillus anthracis-like spores in soil from state of Rio de Janeiro, Brazil. Mem. Inst. Oswaldo Cruz. 2020; 115:e200370. DOI: 10.1590/0074-02760200370.Абгарян А.Г., Еременко Е.И., Ефременко В.И., Саркисова Н.В., Жарникова И.В., Афанасьев Е.Н., Жданова Е .В. Способ индикации возбудителя сибирской язвы в объектах внешней среды. Патент РФ № 2223499, опубл. 10.02.2004. Бюл. № 4.Abgaryan A.G., Eremenko E.I., Efremenko V.I., Sarkisova N.V., Zharnikova I.V., Afanas’ev E.N., Zhdanova E.V. [The method of indication of the anthrax agent in environmental objects]. RF patent No. 2223499, publ. February 10, 2004 Bull. No. 4.Тюменцева И.С., Афанасьев Е.Н., Ляпустина Л.В., Коготкова О.И., Жарникова И.В., Ефременко В.И., Будыка Д.А., Василенко Н.Ф., Афанасьева Е.Е., Куличенко А .Н. Иммуномагнитные сорбенты для экспресс-диагностики опасных инфекционных заболеваний: аспекты биотехнологии и опыт применения. Проблемы особо опасных инфекций. 2009; 3:59–61. DOI: 10.21055/0370-1069-2009-3(101)-59-61.Tyumentseva I.S., Afanas’ev E.N., Lyapustina L.V., Kogotkova O.I., Zharnikova I.V., Efremenko V.I., Budyka D.A., Vasilenko N.F., Afanas’eva E.E., Kulichenko A.N. [Immune magnetic absorbents used for express diagnosis of dangerous infectious diseases: biotechnology aspects and experience of application]. Problemy Osobo Opasnykh Infektsii [Problems of Particularly Dangerous Infections]. 2009; (3):59–61. DOI: 10.21055/0370-1069-2009-3(101)-59-61.Жарникова Т.В., Жарникова И.В., Евченко Ю.М. Совершенствование биотехнологических процессов получения диагностических препаратов для выявления возбудителя туляремии с использованием иммобилизованных носителей. Бактериология. 2018; 3(1):55–8. DOI: 10.20953/2500-1027-2018-1-55-58.Zharnikova T.V., Zharnikova I.V., Evchenko Yu.M. [Improving biotechnological processes for production of diagnostic preparations for the detection of the causative agent of tularemia using immobilized carriers]. Bakteriologiya [Bacteriology]. 2018; 3(1):55–8. DOI: 10.20953/2500-1027-2018-1-55-58.Цыганкова О.И., Еременко Е.И., Котенева Е.А., Буравцева Н.П., Воропаев В.В., Головинская Т.М., Семенова О.В., Рязанова А.Г. Сравнительная оценка эффективности лабораторных методов диагностики сибирской язвы и обнаружения ее возбудителя в объектах внешней среды. Клиническая лабораторная диагностика. 2016; 61(4):242–5. DOI: 10.18821/0869-2084-2016-61-4-242-245.Тsygankova O.I., Eremenko E.I., Koteneva E.A., Buravtseva N.P., Voropaev V.V., Golovinskaya T.M., Semenova O.V., Ryazanova A.G. [Comparative evaluation of the effectiveness of laboratory methods for anthrax diagnosis and the detection of its pathogen in environmental objects]. Klinicheskaya Laboratornaya Diagnostika [Clinical Laboratory Diagnostics]. 2016; 61(4):242–5. DOI: 10.18821/0869-2084-2016-61-4-242-245.Тюменцева И.С., Афанасьев Е.Н., Савельева И.В., Жарникова И.В., Жданова Е.В., Курчева С.А., Старцева О.Л., Куличенко А .Н. Разработка тест-систем магноиммуносорбентных для выявления холерного вибриона в объектах окружающей среды. Здоровье населения и среда обитания. 2014; 4:17–9.Tyumentseva I.S., Afanas’ev E.N., Savel’eva I.V., Zharnikova I.V., Zhdanova E.V., Kurcheva S.A., Startseva O.L., Kulichenko A.N. [Development of magnoimmunosorbent test systems for the detection of Vibrio cholerae in environmental objects]. Zdorov’e Naseleniya i Sreda Obitaniya [Public Health and Life Environment]. 2014; (4):17–9.Жарникова И.В., Ефременко В.И., Жарникова Т.В., Курчева С.А., Кальной С.М., Ефременко Д.В., Исакова А.А., Инденбом А .В. Серологические методы выявления возбудителя туляремии и их оценка. Журнал микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии. 2019; 4:32–8. DOI: 10.36233/0372-9311-2019-4-32-38.Zharnikova I.V., Efremenko V.I., Zharnikova T.V., Kurcheva S.A., Kal’noy S.M., Efremenko D.V., Isakova A.A., Indenbom A.V. [Serological methods for detecting the causative agent of tularemia and their assessment]. Zhurnal Mikrobiologii, Epidemiologii i Immunobiologii [Journal of Microbiology, Epidemiology and Immunobiology]. 2019; (4):32–8. DOI: 10.36233/0372-9311-2019-4-32-38.Аксенова Л.Ю., Семенова О.В., Гаркуша Ю.Ю., Жданова Е.В., Курчева С.А., Еременко Е.И., Буравцева Н.П., Головинская Т.М., Варфоломеева Н.Г., Рязанова А.Г. Разработка и изучение специфичности магноиммуносорбентов для детекции споровой формы Bacillus anthracis. В кн.: Куличенко А.Н., редактор. Актуальные проблемы болезней, общих для человека и животных: Материалы III Всерос. науч.-практ. конф. с международным участием. Ставрополь: Экспо-Медиа; 2019. С. 143–4. [Электронный ресурс]. URL: https://snipchi.ru/updoc/2019/III%20Konferenziya.pdf.Aksenova L.Yu., Semenova O.V., Garkusha Yu.Yu., Zhdanova E.V., Kurcheva S.A., Eremenko E.I., Buravtseva N.P., Golovinskaya T.M., Varfolomeeva N.G., Ryazanova A.G. [Development and study of the specificity of magnoimmunosorbents for the detection of the spore form of Bacillus anthracis]. In: Kulichenko A.N., editor. [Topical Issues of Diseases Common to Humans and Animals: Proceedings of the III All-Russian Scientific and Practical Conference with International Participation]. Stavropol: “Expo-Media”; 2019. P. 143–4. [Internet]. Available from: https://snipchi.ru/updoc/2019/III%20Konferenziya.pdf.Жарникова И.В., Геогджаян А.С., Семирчева А.А., Гаркуша Ю.Ю., Жданова Е.В., Курчева С.А., Русанова Д.В., Афанасьев Е.Н. Конструирование магнитного иммуносорбента для селективного концентрирования спор сибиреязвенного микроба. Вестник биотехнологии и физико-химической биологии имени Ю.А. Овчинникова. 2022; 18(2):13–8.Zharnikova I.V., Geogdzhayan A.S., Semircheva A.A., Garkusha Yu.Yu., Zhdanova E.V., Kurcheva S.A., Rusanova D.V., Afanas’ev E.N. [Magnetic immunosorbent design for the selective concentration of spores of the anthrax microbe]. [Bulletin of Biotechnology and Physical-Chemical Biology named after Yu.A. Ovchinnikov]. 2022; 18(2):13–8.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.