microbeПроблемы особо опасных инфекцийProblems of Particularly Dangerous Infections0370-10692658-719XRussian Research Anti-Plague Institute “Microbe”10.21055/0370-1069-2026-3-117-123microbe-2400Research ArticleОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИORIGINAL ARTICLESТехнологические аспекты конструирования диагностикума эритроцитарного иммуноглобулинового для выявления возбудителя чумыTechnological Aspects of Constructing an Erythrocyte Immunoglobulin Diagnosticum for the Detection of the Plague Pathogenhttps://orcid.org/0000-0002-7740-042XМаглакелидзеД. Г.MaglakelidzeD. G.

Маглакелидзе Давид Гурамиевич.

355035, Ставрополь, ул. Советская, 13–15

David G. Maglakelidze.

13–15, Sovetskaya St., Stavropol, 355035

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

355035, Ставрополь, ул. Советская, 13–15

13–15, Sovetskaya St., Stavropol, 355035

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

355035, Ставрополь, ул. Советская, 13–15

13–15, Sovetskaya St., Stavropol, 355035

post@snipchi.ruhttps://orcid.org/0000-0003-3660-2073СемирчеваА. A.SemirchevaA. A.

355035, Ставрополь, ул. Советская, 13–15

13–15, Sovetskaya St., Stavropol, 355035

post@snipchi.ruhttps://orcid.org/0009-0002-6949-0813ЖдановаЕ. В.ZhdanovaE. V.

355035, Ставрополь, ул. Советская, 13–15

13–15, Sovetskaya St., Stavropol, 355035

post@snipchi.ruhttps://orcid.org/0000-0002-4391-2195ТюменцеваИ. С.TyumentsevaI. S.

355035, Ставрополь, ул. Советская, 13–15

13–15, Sovetskaya St., Stavropol, 355035

post@snipchi.ruhttps://orcid.org/0000-0002-4642-842XАфанасьевЕ. Н.Afanas’evE. N.

355035, Ставрополь, ул. Советская, 13–15

13–15, Sovetskaya St., Stavropol, 355035

post@snipchi.ruhttps://orcid.org/0000-0002-8070-0706ТаранТ. В.TaranT. V.

355035, Ставрополь, ул. Советская, 13–15

13–15, Sovetskaya St., Stavropol, 355035

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

355035, Ставрополь, ул. Советская, 13–15

13–15, Sovetskaya St., Stavropol, 355035

post@snipchi.ruСтавропольский научно-исследовательский противочумный институтРоссияStavropol Research Anti-Plague InstituteRussian Federation20260810202603117123Copyright © Маглакелидзе Д.Г., Жарникова И.В., Русанова Д.В., Семирчева А.A., Жданова Е.В., Тюменцева И.С., Афанасьев Е.Н., Таран Т.В., Куличенко А.Н., 20262026Маглакелидзе Д.Г., Жарникова И.В., Русанова Д.В., Семирчева А.A., Жданова Е.В., Тюменцева И.С., Афанасьев Е.Н., Таран Т.В., Куличенко А.Н.Maglakelidze D.G., Zharnikova I.V., Rusanova D.V., Semircheva A.A., Zhdanova E.V., Tyumentseva I.S., Afanas’ev E.N., Taran T.V., 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/2400

Цель исследования – конструирование эритроцитарного иммуноглобулинового диагностикума, предназначенного для экспресс-выявления возбудителя чумы (Yersinia pestis) в реакции непрямой гемагглютинации, и оценка его аналитической эффективности. Научная новизна заключалась в разработке нового подхода к получению эритроцитарного иммуноглобулинового чумного диагностикума, основанного на целенаправленном регулировании pH и концентрации поверхностно-активного вещества для оптимизации взаимодействия антител с формалинизированными эритроцитами. Материалы и методы. Диагностикумы готовили на основе формалинизированных эритроцитов барана, конъюгированных с чумными иммуноглобулинами класса G в присутствии лаурилсульфата натрия (SLS). Варьировали показатель кислотности среды (pH 4,0…5,0 ± 0,05) и концентрацию SLS (0,20… 0,45 ± 0,001 %) с целью определения оптимальных параметров конъюгации. Аналитическую чувствительность и специфичность оценивали в РНГА с использованием гомологичных и гетерологичных штаммов микроорганизмов. Статистическую обработку проводили методом двухфакторного дисперсионного анализа с уровнем значимости p<0,05. Результаты и обсуждение. Установлено достоверное влияние pH и концентрации SLS на чувствительность диагностикума (p<0,001), а также их взаимное воздействие (p<0,001). Определены оптимальные параметры: концентрация SLS (0,21±0,001) % и pH эритроцитарной взвеси 4,3±0,05. При этих условиях диагностикум характеризовался аналитической чувствительностью (1,95…3,90)·105 м.к./мл, отсутствием перекрестных реакций с гетерологичными штаммами и стабильностью в течение одного года хранения. Разработанная технология обеспечивает получение высокоспецифичного, стабильного и воспроизводимого препарата для серологической экспресс-диагностики чумы, что имеет практическое значение для систем эпидемиологического надзора и лабораторной диагностики природно-очаговых особо опасных инфекций.

The aim of the study was to construct an erythrocyte immunoglobulin diagnostic kit for the rapid detection of the plague pathogen (Yersinia pestis) using an indirect hemagglutination assay and to assess its analytical performance. The scientific innovation consisted in developing a new approach to producing an erythrocyte immunoglobulin plague diagnostic kit based on targeted adjustment of pH and surfactant concentration to optimize the interaction of antibodies with formalinized erythrocytes. Materials and methods. The diagnostic preparations were obtained using formalinized sheep erythrocytes conjugated with plague IgG in the presence of sodium lauryl sulfate (SLS). The pH of the medium (4.0…5.0 ± 0.05) and SLS concentration (0.20…0.45 ± 0.001 %) were adjusted to determine the optimal conjugation conditions. Analytical sensitivity and specificity were assessed in IHA using homologous and heterologous microbial strains. Statistical processing was carried out using a two-factor analysis of variance with a significance level of p<0.05. Results and discussion. A significant effect of pH and SLS concentration on the sensitivity of the diagnosticum (p<0.001), as well as their interaction (p<0.001), has been established. The optimal parameters are SLS concentration of (0.21±0.001) % and erythrocyte suspension pH of 4.3±0.05. Under these conditions, the diagnostic preparation demonstrated an analytical sensitivity of (1.95…3.90)·105 cells/ml, no cross-reactions with heterologous strains, and stability during one year of storage. The developed technology provides a highly specific, stable, and reproducible preparation suitable for rapid serological detection of plague, which is of practical importance for epidemiological surveillance and laboratory diagnostics of natural-focal particularly dangerous infections.

возбудитель чумыреакция непрямой гемагглютинацииэритроцитыиммуноглобулины класса Gplague pathogenindirect hemagglutination reactionerythrocytesclass G immunoglobulinsReferencesОнищенко Г.Г., Попова А.Ю., Топорков В.П., Смоленский В.Ю., Щербакова С.А., Кутырев В.В. Современные угрозы и вызовы в области биологической безопасности и стратегия противодействия. Проблемы особо опасных инфекций. 2015; (3):5–9. DOI: 10.21055/0370-1069-2015-3-5-9.Onishchenko G.G., Popova A.Yu., Toporkov V.P., Smolensky V.Yu., Shcherbakova S.A., Kutyrev V.V. [Modern threats and challenges in the field of biological safety and counteraction strategy]. Problemy Osobo Opasnykh Infektsii [Problems of Particularly Dangerous Infections]. 2015; (3):5–9. DOI: 10.21055/0370-1069-2015-3-5-9.Ерошенко Г.А., Куклева Л.М., Кутырев В.В. Исторические и современные классификации возбудителя чумы. Проблемы особо опасных инфекций. 2022; (4):14–22. DOI: 10.21055/0370-1069-2022-4-14-22.Eroshenko G.A., Kukleva L.M., Kutyrev V.V. [Historical and modern classifications of the plague pathogen]. Problemy Osobo Opasnykh Infektsii [Problems of Particularly Dangerous Infections]. 2022; (4):14–22. DOI: 10.21055/0370-1069-2022-4-14-22.Попов Н.В., Карнаухов И.Г., Кузнецов А.А., Матросов А.Н., Иванова А.В., Марцоха К.С., Магеррамов Ш.В., Поспелов М.В., Корзун В.М., Вержуцкий Д.Б., Чипанин Е.В., Холин А.В., Лопатин А.А., Дубянский В.М., Ашибоков У.М., Газиева А.Ю., Кутырев И.В., Аязбаев Т.З., Бамматов Д.М., Балахонов С.В., Куличенко А.Н., Кутырев В.В. Эпидемиологическая обстановка по чуме в мире и прогноз ее развития на 2025 г. в Российской Федерации. Проблемы особо опасных инфекций. 2025; (1):74–83. DOI: 10.21055/0370-1069-2025-1-74-83.Popov N.V., Karnaukhov I.G., Kuznetsov A.A., Matrosov A.N., Ivanova A.V., Martsokha K.S., Magerramov Sh.V., Pospelov M.V., Korzun V.M., Verzhutsky D.B., Chipanin E.V., Kholin A.V., Lopatin A.A., Dubyansky V.M., Ashibokov U.M., Gazieva A.Yu., Kutyrev I.V., Ayazbaev T.Z., Bammatov D.M., Balakhonov S.V., Kulichenko A.N., Kutyrev V.V. [The epidemiological situation on plague in the world and the forecast of its development for 2025 in the Russian Federation]. Problemy Osobo Opasnykh Infektsii [Problems of Particularly Dangerous Infections]. 2025; (1):74–83. DOI: 10.21055/0370-1069-2025-1-74-83.Никифоров К.А., Оглодин Е.Г., Макашова М.А., Балыкова А.Н., Уткин Д.В., Куклева Л.М., Ерошенко Г.А., Кутырев В.В. Разработка комплексной системы молекулярно-генетической идентификации штаммов Yersinia pestis. Проблемы особо опасных инфекций. 2023; (1):126–31. DOI: 10.21055/0370-1069-2023-1-126-131.Nikiforov K.A., Oglodin E.G., Makashova M.A., Balykova A.N., Utkin D.V., Kukleva L.M., Eroshenko G.A., Kutyrev V.V. [Development of a comprehensive molecular-genetic identification system for Yersinia pestis strains]. Problemy Osobo Opasnykh Infektsii [Problems of Particularly Dangerous Infections]. 2023; (1):126–31. DOI: 10.21055/0370-1069-2023-1-126-131.Халиков А.А., Микаилов М.М., Яникова Э.А., Гулиева А.Т. Применение РНГА с молоком при диагностике бруцеллеза коров. Ветеринария и кормление. 2020; (4):50–3. DOI: 10.30917/ATT-VK-1814-9588-2020-4-18.Khalikov A.A., Mikailov M.M., Yanikova E.A., Gulieva A.T. [Use of indirect hemagglutination reaction with milk in the diagnosis of bovine brucellosis]. Veterinariya i Kormlenie [Veterinary and Feeding]. 2020; (4):50–3. DOI: 10.30917/ATT-VK-1814-9588-2020-4-18.Микаилов М.М., Халиков А.А., Гулиева А.Т., Черных О.Ю., Яникова Э.А. Эффективность использования реакции непрямой гемагглютинации (РНГА) с сывороткой крови для диагностики бруцеллеза мелкого рогатого скота. Ветеринария Кубани. 2021; (1):8–10. DOI: 10.33861/2071-8020-2021-1-8-10.Mikailov M.M., Khalikov A.A., Gulieva A.T., Chernykh O.Yu., Yanikova E.A. [Efficiency of the indirect hemagglutination reaction with serum for diagnosing brucellosis in small ruminants]. Veterinariya Kubani [Veterinary of Kuban]. 2021; (1):8–10. DOI: 10.33861/2071-8020-2021-1-8-10.Жарникова И.В., Кошкидько А.Г., Курчева С.А., Жданова Е.В., Старцева О.Л., Тюменцева И.С., Афанасьев Е.Н., Семирчева А.А., Геогджаян А.С., Красовская Т.Л. Способ приготовления эритроцитарного диагностикума иммуноглобулинового туляремийного. Патент РФ № 2747420, опубл. 04.05.2021. Бюл. № 13.Zharnikova I.V., Koshkid’ko A.G., Kurcheva S.A., Zhdanova E.V., Startseva O.L., Tyumentseva I.S., Afanas’ev E.N., Semircheva A.A., Geogdzhayan A.S., Krasovskaya T.L. [Method for preparing an erythrocyte immunoglobulin tularemia diagnosticum]. RF Patent No. 2747420, publ. 04 May 2021. Bull. No. 13.Baker E.E., Sommer H., Foster L.E., Meyer E., Meyer K.F. Studies on immunization against plague. I. The isolation and characterization of the soluble antigen of Pasteurella pestis. J. Immunol. 1952; 68(2):131–45.Baker E.E., Sommer H., Foster L.E., Meyer E., Meyer K.F. Studies on immunization against plague. I. The isolation and characterization of the soluble antigen of Pasteurella pestis. J. Immunol. 1952; 68(2):131–45.Mujtaba M.G., Baliban T., Bhagu J., Herrera M. A laboratory exercise simulating antibody and antigen reactions of the Ouchterlony double immunodiffusion assay using inorganic salts. J. Microbiol. Biol. Educ. 2021; 22(2):e00103-21. DOI: 10.1128/jmbe.00103-21.Mujtaba M.G., Baliban T., Bhagu J., Herrera M. A laboratory exercise simulating antibody and antigen reactions of the Ouchterlony double immunodiffusion assay using inorganic salts. J. Microbiol. Biol. Educ. 2021; 22(2):e00103-21. DOI: 10.1128/jmbe.00103-21.Тюменцева И.С., Жарникова И.В., Афанасьев Е.Н., Ефременко В.И., Коготкова О.И., Кальной С.М., Куличенко А.Н. Научно-методические разработки биотехнологий производства иммунобиологических препаратов для экспресс-диагностики инфекционных заболеваний и детекции их возбудителей. БИОпрепараты. Профилактика, диагностика, лечение. 2015; (4):21–5.Tyumentseva I.S., Zharnikova I.V., Afanasiev E.N., Efremenko V.I., Kogotkova O.I., Kalnoy S.M., Kulichenko A.N. [Scientific and methodological developments of biotechnologies for production of immunobiological preparations for express diagnosis of infectious diseases and detection of their pathogens]. BIOpreparaty. Profilaktika, Diagnostika, Lechenie [BIOpreparations. Prevention, Diagnosis, Treatment]. 2015; (4):21–5.Курчева С.А., Кошкидько А.Г., Жарникова И.В., Русанова Д.В., Семирчева А.А., Старцева О.Л., Жданова Е.В., Курноскина М.М., Тюменцева И.С. Разработка защитной среды высушивания и режима лиофилизации для стабилизации диагностикума эритроцитарного туляремийного иммуноглобулинового. БИОпрепараты. Профилактика, диагностика, лечение. 2022; 22(2):196–207. DOI: 10.30895/2221-996X-2022-22-2-196-207.Kurcheva S.A., Koshkidko A.G., Zharnikova I.V., Rusanova D.V., Semircheva A.A., Startseva O.L., Zhdanova E.V., Kurnoskina M.M., Tyumentseva I.S. [Development of a protective drying medium and lyophilization mode for stabilization of erythrocyte immunoglobulin tularemia diagnosticum]. BIOpreparaty. Profilaktika, Diagnostika, Lechenie [BIOpreparations. Prevention, Diagnosis, Treatment]. 2022; 22(2):196–207. DOI: 10.30895/2221-996X-2022-22-2-196-207.Польских С.В., Лунина К.А. Методы разделения белков. В кн.: Теоретические и практические аспекты развития современной науки. Материалы XV Международной научно-практической конференции. М.; 2015. С. 24–30.Polskikh S.V., Lunina K.A. [Methods of protein separation]. In: [Theoretical and Practical Aspects of Modern Science Development. Proceedings of the XV International Scientific and Practical Conference]. Moscow; 2015. P. 24–30.Блохин Д.С., Кулькова М.А., Клочков В.В. Способы контроля образования мицеллярных систем на основе додецилсульфата натрия в растворе и пространственное строение тетрапептида nAc-Ser-Phe-Val-Gly-OMe в комплексе протеин – мицеллы по данным спектроскопии ЯМР. Ученые записки Казанского университета. Серия: Естественные науки. 2012; 154(4):80–91.Blokhin D.S., Kul’kova M.A., Klochkov V.V. [Methods for controlling micellar system formation based on sodium dodecyl sulfate in solution and spatial structure of tetrapeptide nAc-Ser-Phe-Val-Gly-OMe in protein–micelle complex according to NMR spectroscopy data]. Uchenye Zapiski Kazanskogo Universiteta. Seriya Estestvennye Nauki [Proceedings of Kazan University. Natural Sciences Series]. 2012; 154(4):80–91.Gaikwad S.S., Avari J.G. Effect on morphology, osmotic fragility and electrokinetic potential of erythrocytes in hypertension. Curr. Hypertens. Rev. 2017; 13(2):132–7. DOI: 10.2174/1573402113666170911140747.Gaikwad S.S., Avari J.G. Effect on morphology, osmotic fragility and electrokinetic potential of erythrocytes in hypertension. Curr. Hypertens. Rev. 2017; 13(2):132–7. DOI: 10.2174/1573402113666170911140747.Mahan A.E., Tedesco J., Dionne K., Baruah K., Cheng H.D., De Jager P.L., Barouch D.H., Suscovich T., Ackerman M., Crispin M., Alter G. A method for high-throughput, sensitive analysis of IgG Fc and Fab glycosylation by capillary electrophoresis. J. Immunol. Methods. 2015; 417:34–44. DOI: 10.1016/j.jim.2014.12.004.Mahan A.E., Tedesco J., Dionne K., Baruah K., Cheng H.D., De Jager P.L., Barouch D.H., Suscovich T., Ackerman M., Crispin M., Alter G. A method for high-throughput, sensitive analysis of IgG Fc and Fab glycosylation by capillary electrophoresis. J. Immunol. Methods. 2015; 417:34–44. DOI: 10.1016/j.jim.2014.12.004.Sudsiri C.J., Ritchie R.J. Influence of Na⁺ disorder on cytoplasmic conductivity and cellular electromagnetic (EM) energy absorption of human erythrocytes (PONE-D-21-36089). PLoS One. 2023; 18(2):e0277044. DOI: 10.1371/journal.pone.0277044.Sudsiri C.J., Ritchie R.J. Influence of Na⁺ disorder on cytoplasmic conductivity and cellular electromagnetic (EM) energy absorption of human erythrocytes (PONE-D-21-36089). PLoS One. 2023; 18(2):e0277044. DOI: 10.1371/journal.pone.0277044.

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