microbeПроблемы особо опасных инфекцийProblems of Particularly Dangerous Infections0370-10692658-719XRussian Research Anti-Plague Institute “Microbe”10.21055/0370-1069-2024-4-78-87microbe-2082Research ArticleОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИORIGINAL ARTICLESМолекулярная идентификация штаммов Yersinia pestis, выделенных в Аксайском высокогорном очаге Кыргызской Республики в 2024 г.Molecular Identification of Yersinia pestis Strains Isolated in the Aksai High-Mountain Focus of the Kyrgyz Republic in 2024https://orcid.org/0000-0001-5403-989XЕрошенкоГ. А.EroshenkoG. A.

Ерошенко Галина Александровна

410005, Саратов, ул. Университетская, 46

Galina A. Eroshenko

46, Universitetskaya St., Saratov, 410005

rusrapi@microbe.ruКубанычбековаГ. К.KubanychbekovaG. K.

Кыргызская Республика, 720005, Бишкек, ул. Скрябина, 92

92, Skryabina St., Bishkek, 720005, Kyrgyz Republic

https://orcid.org/0000-0002-7752-6321КоврижниковА. В.KovrizhnikovA. V.

410005, Саратов, ул. Университетская, 46

46, Universitetskaya St., Saratov, 410005

https://orcid.org/0000-0003-1067-0940ДжапароваА. К.DzhaparovaA. K.

Кыргызская Республика, 720005, Бишкек, ул. Скрябина, 92

92, Skryabina St., Bishkek, 720005, Kyrgyz Republic

Муканметэсен уулуЖ.Mukanmetesen uuluZh.

Кыргызская Республика, Нарынская обл., с. Ат-Баши, ул. М. Салымбекова, 4

4, Salymbekova St., At-Bashi settlement, Naryn Region, Kyrgyz Republic

АбдыгазиеваА. К.AbdygazievaA. K.

Кыргызская Республика, Нарынская обл., с. Ат-Баши, ул. М. Салымбекова, 4

4, Salymbekova St., At-Bashi settlement, Naryn Region, Kyrgyz Republic

https://orcid.org/0009-0005-3411-5572СидоринА. С.SidorinA. S.

410005, Саратов, ул. Университетская, 46

46, Universitetskaya St., Saratov, 410005

https://orcid.org/0000-0002-4909-2394КрасновЯ. М.KrasnovYa. M.

410005, Саратов, ул. Университетская, 46

46, Universitetskaya St., Saratov, 410005

https://orcid.org/0000-0002-0677-4846КузнецовА. А.KuznetsovA. A.

410005, Саратов, ул. Университетская, 46

46, Universitetskaya St., Saratov, 410005

ФадееваА. В.FadeevaA. V.

410005, Саратов, ул. Университетская, 46

46, Universitetskaya St., Saratov, 410005

https://orcid.org/0000-0002-1130-3504НикифоровА. К.NikiforovA. K.

410005, Саратов, ул. Университетская, 46

46, Universitetskaya St., Saratov, 410005

https://orcid.org/0009-0005-8528-1933ДевдарианиЗ. Л.DevdarianiZ. L.

410005, Саратов, ул. Университетская, 46

46, Universitetskaya St., Saratov, 410005

https://orcid.org/0000-0002-9686-9020КуклевЕ. В.KuklevE. V.

410005, Саратов, ул. Университетская, 46

46, Universitetskaya St., Saratov, 410005

https://orcid.org/0000-0001-9576-4959БойкоА. В.BoikoA. V.

410005, Саратов, ул. Университетская, 46

46, Universitetskaya St., Saratov, 410005

https://orcid.org/0000-0003-3788-3452КутыревВ. В.KutyrevV. V.

410005, Саратов, ул. Университетская, 46

46, Universitetskaya St., Saratov, 410005

ФКУН «Российский научно-исследовательский противочумный институт «Микроб»РоссияRussian Research Anti-Plague Institute “Microbe”Russian FederationРеспубликанский центр профилактики и контроля особо опасных, карантинных инфекций Министерства здравоохранения Кыргызской РеспубликиКыргызстанRepublican Center for Prevention and Control of Particularly Dangerous, Quarantine Infections of the Ministry of Health of the Kyrgyz RepublicKyrgyzstanАт-Башинское противочумное отделение РЦПКООКИ МЗ КРКыргызстанAt-Bashy Anti-Plague Department of the Republican Center for Prevention and Control of Particularly Dangerous, Quarantine Infections, Ministry of Health of the Kyrgyz RepublicKyrgyzstan202419122024047887Copyright © Ерошенко Г.А., Кубанычбекова Г.К., Коврижников А.В., Джапарова А.К., Муканметэсен уулу Ж., Абдыгазиева А.К., Сидорин А.С., Краснов Я.М., Кузнецов А.А., Фадеева А.В., Никифоров А.К., Девдариани З.Л., Куклев Е.В., Бойко А.В., Кутырев В.В., 20242024Ерошенко Г.А., Кубанычбекова Г.К., Коврижников А.В., Джапарова А.К., Муканметэсен уулу Ж., Абдыгазиева А.К., Сидорин А.С., Краснов Я.М., Кузнецов А.А., Фадеева А.В., Никифоров А.К., Девдариани З.Л., Куклев Е.В., Бойко А.В., Кутырев В.В.Eroshenko G.A., Kubanychbekova G.K., Kovrizhnikov A.V., Dzhaparova A.K., Mukanmetesen uulu Z., Abdygazieva A.K., Sidorin A.S., Krasnov Y.M., Kuznetsov A.A., Fadeeva A.V., Nikiforov A.K., Devdariani Z.L., Kuklev E.V., Boiko A.V., Kutyrev V.V.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/2082

Аксайский высокогорный очаг входит в состав Тянь-Шаньского очага, который в последнее время проявляет постоянную эпизоотическую активность. В 2024 г. в Аксайском очаге впервые в XXI в. выделены культуры Yersinia pestis. Цель исследования – молекулярная идентификация штаммов Y. pestis, полученных в Аксайском очаге в 2024 г., их филогенетический анализ для установления происхождения и получение полногеномных последовательностей, референсных для этого очага в современный период. Материалы и методы. Геномы штаммов Y. pestis секвенировали на генетическом анализаторе MinIon (Oxford Nanopore Technologies, Великобритания). Библиотеки для секвенирования готовили с помощью набора Native Barcoding Kit 24 v14 (SQK-NBD114.24) и секвенировали на проточной ячейке R10.4.1. Коровые SNPs выявляли путем попарного выравнивания полученных полногеномных последовательностей на геном штамма Y. pestis CO92 с помощью программы Snippy v4.6.0. Дендрограмму Maximum Likelihood строили с применением PhyML 3.1. Результаты и обсуждение. По данным филогенетического анализа полногеномных последовательностей установлена принадлежность штаммов Y. pestis, полученных в 2024 г. в Аксайском очаге, к филогенетической ветви 0.ANT3 античного биовара. Штаммы Y. pestis 2024 г. принадлежат к политомии 0.ANT3, к которой также относятся все штаммы 0.ANT3 XX в. из Аксайского, Верхненарынского и Алайского высокогорных очагов и штаммы из провинции Синьцзян в Китае. Генетические отличия между штаммами 0.ANT3 текущего и прошлого века невелики, что доказывает непрерывность сохранения этой популяции в XX–XXI вв. и местном происхождении штаммов 2024 г. Штаммы 0.ANT3 были ранее выделены на значительных территориях Верхненарынского, Аксайского, Алайского очагов чумы и на сопредельных территориях Китая, что свидетельствует о существовании здесь мегаочага 0.ANT3 Y. pestis. Штаммы 0.ANT3 высоковирулентны и эпидемически значимы. Активизация Аксайского природного очага чумы требует усиления эпидемиологического надзора за этим автономным очагом чумы Тянь-Шаня.

The Aksai high-mountain focus is part of the Tien Shan focus, which has recently shown constant epizootic activity. In 2024, Yersinia pestis cultures were isolated from the Aksai focus for the first time in the 21st century. The aim of the study was molecular identification of Y. pestis strains collected in the Aksai focus in 2024, their phylogenetic analysis to establish their origin and obtain whole-genome sequences that are reference ones for this focus in the mo dern period. Materials and methods. The genomes of Y. pestis strains were sequenced on a MinIon genetic analyzer (Oxford Nanopore Technologies, UK). Sequencing libraries were prepared using the Native Barcoding Kit 24 v14 (SQKNBD114.24) and sequenced on an R10.4.1 flow cell. Core SNPs were identified applying pair wise alignment of the obtained whole-genome sequences to the genome of Y. pestis CO92 strain using Snippy v4.6.0 software. The Maximum Likelihood dendrogram was constructed using PhyML 3.1. Results and discussion. According to the phylogenetic analysis of whole-genome sequences, it has been established that the Y. pestis strains isolated in the Aksai focus in 2024 belong to the phylogenetic branch 0.ANT3 of antique biovar. The Y. pestis strains of 2024 fall under the 0.ANT3 polytomy, which also includes all 0.ANT3 strains of the 20th century from the Aksai, Upper Naryn and Alai high-mountain foci and strains from the Xinjiang province in China. The genetic differences between the 0.ANT3 strains of the current and last centuries are small, which proves the continuity of the preservation of this population in the 20th–21st centuries and the local origin of the 2024-strains. Strains 0.ANT3 were previously isolated across large areas of the Upper Naryn, Aksai, Alai plague foci and on the adjacent territories of China, which indicates the existence of a mega-focus of 0.ANT3 Y. pestis there. Strains 0.ANT3 are highly virulent and epidemically significant. The activation of the Aksai natural plague focus requires increased epidemiological surveillance of this autonomous plague focus in the Tien Shan.

чумавозбудительштаммыочаги чумыКыргызская Республикаplaguepathogenstrainsplague fociKyrgyz RepublicReferencesПопова А.Ю., Кутырев В.В., редакторы. Атлас природных очагов чумы России и зарубежных государств. Калининград: РА Полиграфычъ; 2022. 348 с.Popova A.Yu., Kutyrev V.V., editors. [Atlas of Natural Plague Foci of Russia and Foreign Countries]. Kaliningrad: RA “Poligrafych”; 2022. 348 p.Онищенко Г.Г., Кутырев В.В., редакторы. Природные очаги чумы Кавказа, Прикаспия, Средней Азии и Сибири. М.: Медицина; 2004. 191 с.Onishchenko G.G., Kutyrev V.V., editors. [Natural Plague Foci in the Territory of Caucasus, Caspian-Sea Region, Central Asia, and Siberia]. M.: “Meditsina”; 2004. 191 p.Греков А.Д. Вспышка чумы в Нарынском контоне Киргизской республики в сентябре 1928 г. Медицинская мысль Узбекистана. 1928; 3:40–6.Grekov A.D. [Outbreak of plague in the Naryn province of the Kirghiz Republic in September, 1928]. Meditsinskaya Mysl’ Uzbekistana [Medical Thought of Uzbekistan]. 1928; (3):40–6.Калина Г.П. Чума в Средней Азии. Архангельск: Севкрайгиз; 1936. С. 3–69.Kalina G.P. [Plague in Central Asia]. Arkhangelsk: “Sevkraigiz”; 1936. P. 3–69.Попова А.Ю., Кутырев В.В., редакторы. Кадастр эпидемиологических и эпизоотических проявлений чумы на территории Российской Федерации и стран ближнего зарубежья (с 1876 по 2016 год). Саратов: ООО «Амирит»; 2016. 248 с.Popova A.Yu., Kutyrev V.V., editors. [Cadastre of Epidemic and Epizootic Manifestations of Plague in the Territory of the Russian Federation and Former Soviet Union (1876–2016)]. Saratov: “Amirit” LLC; 2016. 248 p.Абдикаримов С.Т., Ибрагимов Э.Ш., Эгембергенов Ч.Э. Современное эпизоотическое состояние природных очагов чумы Кыргызской Республики и мероприятия, направленные на обеспечение эпидемиологического благополучия по чуме. Проблемы особо опасных инфекций. 2018; 2:45–8. DOI: 10.21055/0370-1069-2018-2-45-48.Abdikarimov S.T., Ibragimov E.Sh., Egembergenov Ch.E. [Current epizootic condition of natural plague foci in Kyrgyz Republic and measures aimed at provision of epidemiological welfare as regards plague]. Problemy Osobo Opasnykh Infektsii [Problems of Particularly Dangerous Infections]. 2018; (2):45–8. DOI: 10.21055/0370-1069-2018-2-45-48.Онищенко Г.Г., Кутырев В.В., редакторы. Лабораторная диагностика особо опасных инфекционных болезней. Практическое руководство. М.: ЗАО «Шико»; 2013. 560 с.Onishchenko G.G., Kutyrev V.V., editors. [Laboratory Diagnostics of Particularly Dangerous Infectious Diseases. Practice Guidelines]. Moscow: JSC “Shiko”; 2013. 560 p.Eroshenko G.A., Nosov N.Y., Krasnov Y.M., Oglodin Y.G., Kukleva L.M., Guseva N.P., Kuznetsov A.A., Abdikarimov S.T., Dzhaparova A.K., Kutyrev V.V. Yersinia pestis strains of ancient phylogenetic branch 0.ANT are widely spread in the high-mountain plague foci of Kyrgyzstan. PLoS One. 2017; 12(10):e0187230. DOI: 10.1371/journal.pone.0187230.Eroshenko G.A., Nosov N.Y., Krasnov Y.M., Oglodin Y.G., Kukleva L.M., Guseva N.P., Kuznetsov A.A., Abdikarimov S.T., Dzhaparova A.K., Kutyrev V.V. Yersinia pestis strains of ancient phylogenetic branch 0.ANT are widely spread in the high-mountain plague foci of Kyrgyzstan. PLoS One. 2017; 12(10):e0187230. DOI: 10.1371/journal.pone.0187230.Kutyrev V.V., Eroshenko G.A., Motin V.L., Nosov N.Y., Krasnov J.M., Kukleva L.M., Nikiforov K.A., Al’hova Z.V., Oglodin E.G., Guseva N.P. Phylogeny and classification of Yersinia pestis through the lens of strains from the plague foci of Commonwealth of Independent States. Front. Microbiol. 2018; 9:1106. DOI: 10.3389/fmicb.2018.01106.Kutyrev V.V., Eroshenko G.A., Motin V.L., Nosov N.Y., Krasnov J.M., Kukleva L.M., Nikiforov K.A., Al’hova Z.V., Oglodin E.G., Guseva N.P. Phylogeny and classification of Yersinia pestis through the lens of strains from the plague foci of Commonwealth of Independent States. Front. Microbiol. 2018; 9:1106. DOI: 10.3389/fmicb.2018.01106.Cui Y., Yu C., Yan Y., Li D., Li Y., Jombart T., Weinert L.A.,Wang Z., Guo Z., Xu L., Zhang Y., Zheng H., Qin N., Xiao X., Wu M., Wang X., Zhou D., Qi Z., Du Z., Wu H., Yang X., Cao H., Wang H., Wang J., Yao S., Rakin A., Li Y., Falush D., Balloux F., Achtman M., Song Y., Wang J., Yang R. Historical variations in mutation rate in an epidemic pathogen, Yersinia pestis. Proc. Natl Acad. Sci. USA. 2013; 110(2):577–82. DOI: 10.1073/pnas.1205750110.Cui Y., Yu C., Yan Y., Li D., Li Y., Jombart T., Weinert L.A.,Wang Z., Guo Z., Xu L., Zhang Y., Zheng H., Qin N., Xiao X., Wu M., Wang X., Zhou D., Qi Z., Du Z., Wu H., Yang X., Cao H., Wang H., Wang J., Yao S., Rakin A., Li Y., Falush D., Balloux F., Achtman M., Song Y., Wang J., Yang R. Historical variations in mu- tation rate in an epidemic pathogen, Yersinia pestis. Proc. Natl Acad. Sci. USA. 2013; 110(2):577–82. DOI: 10.1073/pnas.1205750110.Ерошенко Г.А., Джапарова А.К., Оглодин Е.Г., Альхова Ж.В., Куклева Л.М., Кузнецов А.А., Краснов Я.М., Абдикаримов С.Т., Кутырев В.В. Филогеография штаммов Yersinia pestis ветви 0.ANT, выделенных в Тянь-Шане и Памиро-Алае в XX–XXI веках. Проблемы особо опасных инфекций. 2020; 1:76–84. DOI: 10.21055/0370-1069-2020-1-76-84.Eroshenko G.A., Dzhaparova A.K., Oglodin E.G., Al’khova Zh.V., Kukleva L.M., Kuznetsov A.A., Krasnov Ya.M., Abdikarimov S.T., Kutyrev V.V. [Phylogeny of Yersinia pestis strains belonging to 0.ANT branch, isolated in Tien-Shan and Pamir-Alai in XX–XXI centuries]. Problemy Osobo Opasnykh Infektsii [Problems of Particularly Dangerous Infections]. 2020; (1):76–84. DOI: 10.21055/0370-1069-2020-1-76-84.Куклева Л.М., Джапарова А.К., Оглодин Е.Г., Нарышкина Е.А., Краснов Я.М., Кузнецов А.А., Фадеева А.В., Ерошенко Г.А., Бердиев С.К., Кутырев В.В. Комплексная характеристика штаммов Yersinia pestis, выделенных в Сарыджазском и Верхненарынском высокогорных очагах в 2019–2020 гг. Проблемы особо опасных инфекций. 2021; 2:114–22. DOI: 10.21055/0370-1069-2021-2-114-122.Kukleva L.M., Dzhaparova A.K., Oglodin E.G., Naryshkina E.A., Krasnov Ya.M., Kuznetsov A.A., Fadeeva A.V., Eroshenko G.A., Berdiev S.K., Kutyrev V.V. [Complex characteristics of Yersinia pestis strains isolated in the Sarydzhaz and Upper-Naryn high-mountain foci in 2019–2020]. Problemy Osobo Opasnykh Infektsii [Problems of Particularly Dangerous Infections]. 2021; (2):114–22. DOI: 10.21055/0370-1069-2021-2-114-122.Бердиев С.К., Ерошенко Г.А., Балыкова А.Н., Усенбаев Н.Т., Кебекбаева Н.Т., Джапарова А.К., Муканметэсен уулу Ж., Жумашов Д., Ражапбаева А.Ш., Юлдашева А.М., Оглодин Е.Г., Катышев А.Д., Кузнецов А.А., Фадеева А.В., Кутырев В.В. Современные диагностические технологии в исследовании полевого материала 2023 г. из природных очагов чумы Кыргызской Республики. Проблемы особо опасных инфекций. 2023; 4:50–61. DOI: 10.21055/0370-1069-2023-4-50-61.Berdiev S.K., Eroshenko G.A., Balykova A.N., Usenbaev N.T., Kebekbaeva N.T., Dzhaparova A.K., Mukanmetesen uulu Zh., Zhumashov D., Razhapbaeva A.Sh., Yuldasheva A.M., Oglodin E.G., Katyshev A.D., Kuznetsov A.A., Fadeeva A.V., Kutyrev V.V. [Modern diagnostic technologies in the study of the field material collected from the natural plague foci of the Kyrgyz Republic in 2023]. Problemy Osobo Opasnykh Infektsii [Problems of Particularly Dangerous Infections]. 2023; (4):50–61. DOI: 10.21055/0370-1069- 2023-4-50-61.Wagner D.M., Klunk J., Harbeck M., Devault A., Waglechner N., Sahl J.W., Enk J., Birdsell D.N., Kuch M., Lumibao C., Poinar D., Pearson T., Fourment M., Golding B., Riehm J.M., Earn D.J., Dewitte S., Rouillard J.M., Grupe G., Wiechmann I., Bliska J.B., Keim P.S., Scholz H.C., Holmes E.C., Poinar H. Yersinia pestis and the plague of Justinian 541–543 AD: a genomic analysis. Lancet. Infect. Dis. 2014; 14(4):319–26. DOI: 10.1016/S1473-3099(13)70323-2.Wagner D.M., Klunk J., Harbeck M., Devault A., Waglechner N., Sahl J.W., Enk J., Birdsell D.N., Kuch M., Lumibao C., Poinar D., Pearson T., Fourment M., Golding B., Riehm J.M., Earn D.J., Dewitte S., Rouillard J.M., Grupe G., Wiechmann I., Bliska J.B., Keim P.S., Scholz H.C., Holmes E.C., Poinar H. Yersinia pestis and the plague of Justinian 541–543 AD: a genomic analy- sis. Lancet. Infect. Dis. 2014; 14(4):319–26. DOI: 10.1016/S1473- 3099(13)70323-2.Feldman M., Harbeck M., Keller M., Spyrou M.A., Rott A.,Trautmann B., Scholz H.C., Päffgen B., Peters J., McCormick M., Bos K., Herbig A., Krause J. A high-сoverage Yersinia pestis genome from a sixth-century Justinianic plague victim. Mol. Biol. Evol. 2016; 33(11):2911–23. DOI: 10.1093/molbev/msw170.Feldman M., Harbeck M., Keller M., Spyrou M.A., Rott A.,Trautmann B., Scholz H.C., Päffgen B., Peters J., McCormick M., Bos K., Herbig A., Krause J. A high-сoverage Yersinia pestis genome from a sixth-century Justinianic plague victim. Mol. Biol. Evol. 2016; 33(11):2911–23. DOI: 10.1093/molbev/msw170.Никульшин С.В., Онацкая Т.Г., Луканина Л.М., Бондаренко А.И. Изучение ассоциации почвенных амеб Hartmannella rhysodes с бактериями – возбудителями чумы и псевдотуберкулеза в эксперименте. Журнал микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии. 1992; 9-10:2–5.Nikul’shin S.V., Onatskaya T.G., Lukanina L.M., Bondarenko A.I. [The study of the association of soil amoebas Hartmannella rhysodes with bacteria – the causative agents of plague and pseudotuberculosis in the experiment]. Zhurnal Mikrobiologii, Epidemiologii i Immunobiologii [Journal of Microbiology, Epidemiology and Immunobiology]. 1992; (9-10):2–5.Markman D.W., Antolin M.F., Bowen R.A., Wheat W.H., Woods M., Gonzalez-Juarrero M., Jackson M. Yersinia pestis survival and replication in potential ameba reservoir. Emerg. Infect. Dis. 2018; 24(2):294–302. DOI: 10.3201/eid2402.171065.Markman D.W., Antolin M.F., Bowen R.A., Wheat W.H., Woods M., Gonzalez-Juarrero M., Jackson M. Yersinia pestis sur- vival and replication in potential ameba reservoir. Emerg. Infect. Dis. 2018; 24(2):294–302. DOI: 10.3201/eid2402.171065.Benavides-Montaño J.A., Vadyvaloo V. Yersinia pestis resists predation by Acanthamoeba castellanii and exhibits prolonged intracellular survival. Appl. Environ. Microbiol. 2017; 83(13):e00593-17. DOI: 10.1128/AEM.00593-17.Benavides-Montaño J.A., Vadyvaloo V. Yersinia pestis re- sists predation by Acanthamoeba castellanii and exhibits prolonged intracellular survival. Appl. Environ. Microbiol. 2017; 83(13):e00593- 17. DOI: 10.1128/AEM.00593-17.Макашова М.А., Оглодин Е.Г., Куклева Л.М., Шарапова Н.А., Нарышкина Е.А., Германчук В.Г., Ерошенко Г.А., Кутырев В.В. Длительное сохранение Yersinia pestis в ассоциации с Acan thamoeba castellanii в эксперименте. Проблемы особо опасных инфекций. 2022; 4:82–9. DOI: 10.21055/0370-1069-2022-4-82-89.Makashova M.A., Oglodin E.G., Kukleva L.M., Sharapova N.A., Naryshkina E.A., Germanchuk V.G., Eroshenko G.A., Kutyrev V.V. [Long-term persistence of Yersinia pestis in associa- tion with Acanthamoeba castellanii in experiment]. Problemy Osobo Opasnykh Infektsii [Problems of Particularly Dangerous Infections]. 2022; (4):82–9. DOI: 10.21055/0370-1069-2022-4-82-89.

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