microbeПроблемы особо опасных инфекцийProblems of Particularly Dangerous Infections0370-10692658-719XRussian Research Anti-Plague Institute “Microbe”10.21055/0370-1069-2024-2-108-114microbe-2004Research ArticleОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИORIGINAL ARTICLESРезультаты апробации оптимизированного метода мультилокусного сиквенс-анализа патогенных боррелий группы Borrelia burgdorferi sensu latoResults of Practical Evaluation of the Optimized Method for Multilocus Sequence Analysis of Pathogenic Borrelia burgdorferi sensu lato Grouphttps://orcid.org/0000-0003-1173-5590КрупинскаяЕ. С.KrupinskayaE. S.

Крупинская Екатерина Сергеевна, 

123098, Москва, ул. Гамалеи, 18

Ekaterina S. Krupinskaya, 

18, Gamaleya St., Moscow, 123098

katekrupp@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0002-4452-4231КоренбергЭ. И.KorenbergE. I.

123098, Москва, ул. Гамалеи, 18

18, Gamaleya St., Moscow, 123098

info@gamaleya.orghttps://orcid.org/0000-0003-4832-6248ГолидоноваК. А.GolidonovaK. A.

123098, Москва, ул. Гамалеи, 18

18, Gamaleya St., Moscow, 123098

info@gamaleya.orgГореловаН. Б.GorelovaN. B.

119334, Москва, ул. Вавилова, 32

32, Vavilova St., Moscow, 119334

isinfo@eimb.ruhttps://orcid.org/0000-0003-2325-8584МатросоваВ. А.MatrosovaV. A.

119334, Москва, ул. Вавилова, 32

32, Vavilova St., Moscow, 119334

isinfo@eimb.ruФГБУ «Национальный исследовательский центр эпидемиологии и микробиологии имени почетного академика Н.Ф. Гамалеи» Министерства здравоохранения Российской ФедерацииРоссияNational Research Center of Epidemiology and Microbiology named after Honorary Academician N.F. GamaleyaRussian FederationФГБУН «Институт молекулярной биологии имени В.А. Энгельгардта» Российской академии наукРоссияEngelhardt Institute of Molecular BiologyRussian Federation20242906202402108114Copyright © Крупинская Е.С., Коренберг Э.И., Голидонова К.А., Горелова Н.Б., Матросова В.А., 20242024Крупинская Е.С., Коренберг Э.И., Голидонова К.А., Горелова Н.Б., Матросова В.А.Krupinskaya E.S., Korenberg E.I., Golidonova K.A., Gorelova N.B., Matrosova V.A.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://journal.microbe.ru/jour/article/view/2004

Цель исследования – апробация возможности идентификации изолятов патогенных боррелий группы Borrelia burgdorferi sensu lato по специфичности сцепленных последовательностей локусов их генов recA и ospA, т.е. оптимизированным методом мультилокусного сиквенс-анализа (МЛСА).

Материалы и методы

Материалы и методы. Исследовано 25 изолятов боррелий от взрослых голодных клещей Ixodes ricinus, отловленных в лесостепной части Воронежской области. Изоляты получены посевом материала кишечника клещей на среду BSK. Их первичная идентификация проведена путем анализа сцепленных последовательностей локусов генов recA и ospA общей длиной 360 п.н. Выборочный контроль видовой принадлежности изолятов проведен в соответствии с протоколом полного МЛСА путем анализа нуклеотидных последовательностей 6 генов (recA, ospA, rrs, hbb, groEL, fla) и межгенного спейсера rrf-rrl (общей длиной всех 7 локусов 1187 п.н.) с использованием платформы BLAST, программ Sequence scanner 2 и MEGA11.

Результаты и обсуждение

Результаты и обсуждение. Исследована гетерогенность нуклеотидных последовательностей генов recA и ospA у 25 изолятов боррелий. Путем построения дендрограмм среди изолятов выявлены пять различных вариантов последовательностей. Показано сходство изолятов внутри каждой из этих пяти групп, а также их отличие от аналогичных сцепленных последовательностей других видов патогенных боррелий комплекса B. burgdorferi sensu lato. Для подтверждения полученных результатов проведено выборочное исследование изолятов из каждой группы по полному протоколу МЛСА. Выявлено, что в исследованных экосистемах Воронежской области циркулируют боррелии пяти видов: B. afzelii, B. garinii, B. bavariensis, B. burgdorferi sensu stricto и B. valaisiana.

The aim of the study was to test the possibility of identifying isolates of pathogenic Borrelia burgdorferi sensu lato by the specificity of linked sequences of their recA and ospA gene loci, i.e. using the optimized multilocus sequence analysis (MLSA) method.

Materials and methods

Materials and methods. 25 Borrelia isolates from adult hungry Ixodes ricinus ticks collected in the forest-steppe part of the Voronezh Region were studied. Isolates were obtained through seeding the mid-gut of ticks on BSK medium. Their primary identification was performed by analyzing the linked sequences of the recA and ospA gene loci with a total length of 360 bp. Selective control of species affiliation of Borrelia isolates was carried out according to the protocol of full MLSA via assessment of the nucleotide sequences of 6 genes (recA, ospA, rrs, hbb, groEL, fla) and the intergenic spacer rrf-rrl (total length of all 7 loci being 1187 bp) using the BLAST platform, Sequence scanner 2 and MEGA11 programs.

Results and discussion

Results and discussion. The heterogeneity of the nucleotide sequences of recA and ospA genes in 25 Borrelia isolates has been investigated. Construction of dendrograms has revealed at least 5 different sequence variants among the isolates. The similarity of isolates within each of these five groups, as well as their distinction from comparable linked sequences of other pathogenic species of the B. burgdorferi sensu lato complex is demonstrated. To confirm the results obtained, a set of isolates from each group was sampled using the full MLSA protocol. It has been established that five Borrelia species circulate in the studied ecosystems of the Voronezh Region: B. afzelii, B. garinii, B. bavariensis, B. burgdorferi sensu stricto, and B. valasiniana.

иксодовые клещевые боррелиозыМЛСАидентификация возбудителялабораторная диагностикаIxodidae tick-borne borreliosesMLSAidentification of the pathogenlaboratory diagnosticsReferencesКоренберг Э.И., Помелова В.Г., Осин Н.С. Природно-очаговые инфекции, передающиеся иксодовыми клещами. М.: Комментарий; 2013. 463 с.Korenberg E.I., Pomelova V.G., Osin N.S. [Natural-Focal Infections Transmitted by Ixodidae Ticks]. Moscow: “Commentary”; 2013. 463 p.Hunfeld K.-P., Gray J., editors. Lyme Borreliosis. Springer International Publishing: Cham, Switzerland; 2022. 236 p. DOI: 10.1007/978-3-030-93680-8.Hunfeld K.-P., Gray J., editors. Lyme Borreliosis. Springer International Publishing: Cham, Switzerland; 2022. 236 p. DOI: 10.1007/978-3-030-93680-8.Рудакова С.А., Теслова О.Е., Муталинова Н.Е., Пеньевская Н.А., Блох А.И., Рудаков Н.В., Савельев Д.А., Кузьменко Ю.Ф., Транквилевский Д.В. Обзор эпидемиологической ситуации по иксодовым клещевым боррелиозам в Российской Федерации в 2013–2022 гг. и прогноз на 2023 г. Проблемы особо опасных инфекций. 2023; 2:75–87. DOI: 10.21055/0370-1069-2023-2-75-87.Rudakova S.A., Teslova O.E., Mutalinova N.E., Pen’evskaya N.A., Blokh A.I., Rudakov N.V., Savel’ev D.A., Kuz’menko Yu.F., Trankvilevsky D.V. [Review of the epidemiological situation on ixodic tick-borne borrelioses in the Russian Federation in 2013– 2022 and Forecast for 2023]. Problemy Osobo Opasnykh Infektsii [Problems of Particularly Dangerous Infections]. 2023; (2):75–87. DOI: 10.21055/0370-1069-2023-2-75-87.О состоянии санитарно-эпидемиологического благополучия населения в Российской Федерации в 2022 году. Государственный доклад. М.: Федеральная служба по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека; 2023. 368 с.[On the State of Sanitary and Epidemiological Welfare of the Population in the Russian Federation in 2022. State Report]. Moscow: [Federal Service for Surveillance on Consumers’ Rights Protection and Human Well-being]; 2023. 368 p.Guérin M., Shawky M., Zedan A., Octave S., Avalle B., Mafucci I., Padiolleau-Lefèvre S. Lyme borreliosis diagnosis: state of the art of improvements and innovations. BMC Microbiol. 2023; 23(1):204. DOI: 10.1186/s12866-023-02935-5.Guérin M., Shawky M., Zedan A., Octave S., Avalle B., Mafucci I., Padiolleau-Lefèvre S. Lyme borreliosis diagnosis: state of the art of improvements and innovations. BMC Microbiol. 2023; 23(1):204. DOI: 10.1186/s12866-023-02935-5.Рудакова С.А., Теслова, О.Е., Канешова Н.Е., Штрек С.В., Пеньевская Н.А., Рудаков Н.В. Основные итоги изучения иксодовых клещевых боррелиозов в Сибири по материалам Омского НИИ природно-очаговых инфекций. Национальные приоритеты России. 2021; 3:26–31.Rudakova S.A., Teslova O.E., Kaneshova N.E., Shtrek S.V., Pen’evskaya N.A. [Main results of the study of ixodic tick-borne borreliosis in Siberia based on the materials of the Omsk Research Institute of Natural Focal Infections]. Natsional’nye Prioritety Rossii [National Priorities of Russia]. 2021; (3):26–31.Хаммадов Н.И., Хамидуллина А.И. Подбор генетических маркеров для выявления ДНК патогенных боррелий. Проблемы особо опасных инфекций. 2022; 2:134–41. DOI: 10.21055/0370-1069-2022-2-134-141.Khammadov N.I., Khamidullina A.I. [Genetic markers for detecting the DNA of pathogenic Borrelia]. Problemy Osobo Opasnykh Infektsii [Problems of Particularly Dangerous Infections]. 2022; (2):134–41. DOI: 10.21055/0370-1069-2022-2-134-141.Воронкова О.В., Ильинских Е.Н., Рудиков А.А., Полторацкая Т.Н., Есимова И.Е., Лукашова Л.В., Карпова М.Р. Клинико-эпидемиологические проявления очагов иксодового клещевого боррелиоза в Томской области. Эпидемиология и вакцинопрофилактика. 2022; 21(4):70–9. DOI: 10.31631/2073-3046-2022-21-4-70-79.Voronkova O.V., Ilyinskikh E.N., Rudikov A.A., Poltoratskaya T.N., Esimova I.E., Lukashova L.V., Karpova M.R. [Clinical and epidemiological manifestations of ixodic tick-borne borreliosis foci in the Tomsk region]. Epidemiologiya i Vaktsinoprofilaktika [Epidemiology and Vaccinal Prevention]. 2022; 21(4):70–9. DOI: 10.31631/2073-3046-2022-21-4-70-79.Richter D., Postic D., Sertour N., Livey I., Matuschka F.-R., Baranton G. Delineation of Borrelia burgdorferi sensu lato species by multilocus sequence analysis and confirmation of the delineation of Borrelia spielmanii sp. nov. Int. J. Syst. Evol. Microbiol. 2006; 56(Pt. 4):873–81. DOI: 10.1099/ijs.0.64050-0.Richter D., Postic D., Sertour N., Livey I., Matuschka F.-R., Baranton G. Delineation of Borrelia burgdorferi sensu lato species by multilocus sequence analysis and confirmation of the delineation of Borrelia spielmanii sp. nov. Int. J. Syst. Evol. Microbiol. 2006; 56(Pt. 4):873–81. DOI: 10.1099/ijs.0.64050-0.Margos G., Gatewood A.G., Aanensen D.M., Hanincová K., Terekhova D., Vollmer S.A., Cornet M., Piesman J., Donaghy M., Bormane A., Hurn M.A., Feil E.J., Fish D., Casjens S., Wormser G.P., Schwartz I., Kurtenbach K. MLST of housekeeping genes captures geographic population structure and suggests a European origin of Borrelia burgdorferi. Proc. Natl Acad. Sci. USA. 2008; 105(25):8730–5. DOI: 10.1073/pnas.0800323105.Margos G., Gatewood A.G., Aanensen D.M., Hanincová K., Terekhova D., Vollmer S.A., Cornet M., Piesman J., Donaghy M., Bormane A., Hurn M.A., Feil E.J., Fish D., Casjens S., Wormser G.P., Schwartz I., Kurtenbach K. MLST of housekeeping genes captures geographic population structure and suggests a European origin of Borrelia burgdorferi. Proc. Natl Acad. Sci. USA. 2008; 105(25):8730–5. DOI: 10.1073/pnas.0800323105.Голидонова К.А., Коренберг Э.И., Крупинская Е.С. Сравнительный анализ результатов исследования изолятов боррелий методами мультилокусного сиквенс-анализа (MLSA) и типирования (MLST). Национальные приоритеты России. 2021; 3:141–45.Golidonova K.A., Korenberg E.I., Krupinskaya E.S. [Comparative analysis of the results of studying Borrelia isolates by multilocus sequencing analysis (MLSA) and typing (MLST)]. Natsional’nye Prioritety Rossii [National Priorities of Russia]. 2021; (3):141–45.Голидонова К.А., Коренберг Э.И., Гинцбург А.Л. Оптимизация мультилокусного сиквенс-анализа для лабораторной идентификации возбудителей иксодового клещевого боррелиоза. Журнал микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии. 2022; 99(5):514–24. DOI: 10.36233/0372-9311-296.Golidonova K.A., Korenberg E.I., Gintsburg A.L. [Optimized multilocus sequence analysis for laboratory identification of pathogens of ixodid tick-borne borreliosis]. Zhurnal Mikrobiologii, Epidemiologii i Immunobiologii [Journal of Microbiology, Epidemiology and Immunobiology]. 2022; 99(5):514– 24. DOI: 10.36233/0372-9311-296.Крупинская Е.С., Голидонова К.А., Горелова Н.Б., Транквилевский Д.В. Предварительные результаты апробации оптимизированного метода мультилокусного сиквенс-анализа патогенных боррелий комплекса Borrelia burgdorferi sensu lato. В кн.: Материалы Международной научной конференции молодых учёных и специалистов, посвящённой 180-летию со дня рождения К.А. Тимирязева, г. Москва, 5–7 июня 2023 г.: сборник статей. Т. 1. М.; 2023. С. 308–13. [Электронный ресурс]. URL: http://elib.timacad.ru/dl/full/S10112023SMUiS1.pdf/view.Krupinskaya E.S., Golidonova K.A., Gorelova N.B., Trankvilevsky D.V. [Preliminary results of approbation of the optimized method for multilocus sequencing analysis of pathogenic Borrelia burgdorferi sensu lato complex]. In: [Proceedings of the International Scientific Conference of Young Scientists and Specialists, Dedicated to the 180th Anniversary of Birth of K.A. Timiryazev, Moscow, June 5–7, 2023. Collection of Articles]. Vol. 1. Moscow; 2023. P. 308–13. [Internet]. Available from: http://elib.timacad.ru/dl/full/S10112023SMUiS1.pdf/view.Margos G., Wilske B., Sing A., Hizo-Teufel A., Cao W.C., Chu C., Scholz H., Straubinger R.K., Fingerle V. Borrelia bavariensis sp. nov. is widely distributed in Europe and Asia. Int. J. Syst. Evol. Microbiol. 2013; 63(Pt. 11):4284–8. DOI: 10.1099/ijs.0.052001-0.Margos G., Wilske B., Sing A., Hizo-Teufel A., Cao W.C., Chu C., Scholz H., Straubinger R.K., Fingerle V. Borrelia bavariensis sp. nov. is widely distributed in Europe and Asia. Int. J. Syst. Evol. Microbiol. 2013; 63(Pt. 11):4284–8. DOI: 10.1099/ijs.0.052001-0.Ромашов Б.В., Волгина Н.С., Штанников А.В., Ромашова Н.Б., Транквилевский Д.В., Бахметьева Ю.О. Иксодовый клещевой боррелиоз на территории Воронежской области: экологические и эпизоотологические особенности. Российский паразитологический журнал. 2012; 1:45–51.Romashov B.V., Volgina N.S., Shtannikov A.V., Romashova N.B., Trankvilevsky D.V., Bakhmet’eva Yu.O. [Ixodid tick-borne borreliosis on the territory of the Voronezh Region: ecological and epizootiological peculiarities]. Rossijskij parazitologičeskij žurnal [Russian Journal of Parasitology]. 2012; (1):45–51.

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