microbeПроблемы особо опасных инфекцийProblems of Particularly Dangerous Infections0370-10692658-719XRussian Research Anti-Plague Institute “Microbe”10.21055/0370-1069-2018-3-54-59microbe-889Research ArticleОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИORIGINAL ARTICLESИзучение биологических и молекулярно-генетических свойств штаммов Bacillus anthracis, изолированных на территории Сибири и Дальнего Востока (1959 – 2013 гг.)Biological and Molecular-Genetic Properties of Bacillus anthracis strains Isolated in Siberia and Far East Regions (1959–2013)КравецЕ. В.KravetsE. V.

664047, Иркутск, ул. Трилиссера, 78

78, Trilissera St., Irkutsk, 664047

adm@chumin.irkutsk.ruДугаржаповаЗ. Ф.DugarzhapovaZ. F.

664047, Иркутск, ул. Трилиссера, 78

78, Trilissera St., Irkutsk, 664047

ТакайшвилиВ. Е.TakaishviliV. E.

664047, Иркутск, ул. Трилиссера, 78

78, Trilissera St., Irkutsk, 664047

ИвановаТ. А.IvanovaT. A.

664047, Иркутск, ул. Трилиссера, 78

78, Trilissera St., Irkutsk, 664047

ЧесноковаМ. В.ChesnokovaM. V.

664047, Иркутск, ул. Трилиссера, 78

78, Trilissera St., Irkutsk, 664047

БалахоновС. В.BalakhonovS. V.

664047, Иркутск, ул. Трилиссера, 78

78, Trilissera St., Irkutsk, 664047

ФКУЗ «Иркутский научно-исследовательский противочумный институт Сибири и Дальнего Востока», ИркутскРоссияIrkutsk Research Anti-Plague Institute of Siberia and Far East, IrkutskRussian Federation201804102018035459Copyright © Кравец Е.В., Дугаржапова З.Ф., Такайшвили В.Е., Иванова Т.А., Чеснокова М.В., Балахонов С.В., 20182018Кравец Е.В., Дугаржапова З.Ф., Такайшвили В.Е., Иванова Т.А., Чеснокова М.В., Балахонов С.В.Kravets E.V., Dugarzhapova Z.F., Takaishvili V.E., Ivanova T.A., Chesnokova M.V., Balakhonov S.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/889

Цель работы – изучение биологических и молекулярно-генетических свойств культур Bacillus anthracis, выделенных на курируемой территории Сибири и Дальнего Востока с 1959 по 2013 год. Материалы и методы. В исследование отобрано 39 музейных штаммов B. Anthracis, изолированных из материалов различного происхождения в 11 субъектах Сибири и Дальнего Востока во время эпизоотических и эпидемических осложнений по сибирской язве и мониторинга почвенных очагов. Штаммы изучены по 16 культурально-морфологическим и 23 биохимическим тестам, вирулентности, плазмидному составу, 15 вариабельным VNTR- и 13 SNP-локусам. Результаты и обсуждение. Показана фенотипическая неоднородность и значительная генотипическая гетерогенность популяции штаммов сибиреязвенного микроба на курируемой территории. Типичными культурально-морфологическими  и  биохимическими  свойствами обладают 87,2 % изолятов. По результатам молекулярно-генетического типирования выявлено 20 VNTR-профилей и три канонических SNP кластера, которые отнесены к двум глобальным генетическим линиям А и В. Полученные результаты могут служить в качестве генетического маркера при расследовании случаев сибирской язвы, возможных актов биотерроризма и оценке эпизоотической активности СНП на определенной административной территории. На основе систематизации и анализа сведений  о  происхождении,  биологических  и  молекулярно-генетических  свойств штаммов создана база данных «биологические  свойства  штаммов Bacillus  anthracis,  изолированных  на  территории Сибири и Дальнего Востока», а также получено свидетельство о государственной регистрации. Структура базы данных пополняема и может быть расширена по результатам применения новых технологий и методов.

Objective – study of biological and molecular-genetic properties of Bacillus anthraciscultures isolated in the supervised Siberian and Far Eastern territory between 1959 and 2013. Materials and methods. 39 B. anthracisstrains isolated from different specimens in 11 Siberian and Far Eastern constituent entities during epizootic and epidemic complications in terms of anthrax and monitoring of the soil foci were studied. The strains were examined using 16 culturalmorphological and 23 biochemical tests, for virulence, plasmid content, 15 VNTR- and 13 SNP-loci. Results and conclusions. Phenotypic and considerable genotypic heterogeneity of B. anthracisstrains found in the supervised territory was demonstrated. It was determined that 87,2 % of the isolates possessed typical cultural-morphological and biochemical properties. Twenty VNTR-profiles and three canonical SNP-clusters belonging to two global genetic branches A and B were revealed by means of molecular-genetic typing. The data can serve as a genetic marker in the investigation of anthrax cases, potential bioterrorist acts and evaluation of epizootic activity of stationary hazardous as regards anthrax areas in the specified administrative territory. The database «Biological properties of Bacillus anthracisstrains isolated in Siberia and Far East» was generated on the basis of systematization and analysis of the data concerning the origin, biological, molecular-genetic properties of the isolates. The Certificate of State Registration was also received. The database structure is replenishable and can be expanded if new technologies and methods are applied.

сибирская язваBacillus anthracisСибирьДальний Востокбиологические свойствамолекулярно-генетические свойстваanthraxBacillus anthracisSiberiaFar Eastbiological propertiesmolecular-genetic featuresReferencesАфанасьев М.В., Кравец Е.В., Дугаржапова З.Ф., Такайшвили В.Е., Половинкина В.С., Балахонов С.В. Сравнительный мультилокусный vntr и snp анализ штаммов bacillus anthracis. Молекулярная генетика, микробиология и вирусология. 2014; 2: 36–40.Afanas’ev M.V., Kravets E.V., Dugarzhapova Z.F., Takaishvili V.E., Polovinkina V.S., Balakhonov S.V. [Comparative multi-locus VNTR- and SNP-assays of Bacillus anthracis vaccine strains]. Molekulyarnaya Genetika Mikrobiologiya i Virusologiya. 2014; 2:36–40.Дугаржапова З.Ф., Родзиковский А.В., Чеснокова М.В., Балахонов С.В., Болошинов А.Б., Ханхареев С.С., Болошинова Н.П., Намноева Л.К., Шобоева Р.С., Юзвик Л.Н., Лауль З.Л., Мосорова А. В. Эпизоотолого-эпидемиологический анализ ситуации по сибирской язве в Республике Бурятия(1995–2008 гг.). Эпидемиология и инфекционные болезни. 2010; 6:11–5.Dugarzhapova Z.F., Rodzikovsky A.V., Chesnokova M.V., Balakhonov S.V., Boloshinov A.B., Khankhareev S.S., Boloshinova N.P., Namnoeva L.K., Shoboeva R.S., Yuzvik L.N., Laul’ Z.L., Mosorova A.V. [Epizootiological-epidemiological analysis of the situation on anthrax in the Republic of Buryatia (1995–2008)]. Epidemiologiya i Infektsionnye Bolezni.2010; 6:11–5.Дугаржапова З.Ф., Чеснокова М.В., Гольдапель Э.Г., Косилко С.А., Балахонов С.В. Сибирская язва в азиатской части российской федерации. Сообщение 2. Современная эпизоотолого-эпидемиологическая ситуация в сибири и на Дальнем Востоке (1985–2015 гг.). Проблемы особо опасных инфекций. 2017; 1:59–64. Doi:10.21055/0370-1069-2017-1-59-64.Dugarzhapova Z.F., Chesnokova M.V., Gol’dapel’ E.G., Kosilko S.A., Balakhonov S.V. [Anthrax in the Asian part of the Russian Federation. Communication 2. Up-to-date epizootiological and epidemiological situation in Siberia and at the Far East (1985–2016)]. Problemy Osobo Opasnykh Infektsii [Problems of Particularly Dangerous Infections]. 2017; 1:59–64. DOI:10.21055/0370-1069-2017-1-59-64.Кузнецовский А.В., Мигова Г.В., Федоров Ю.Н., Кибирев Я.А., Воробьев А.А., Дармов И.В., Борисевич И.В., Савиных А.В., Горин О.В. Генетическое типирование вакцинных штам-мов bacillus anthracisметодом мультилокусного vntr-анализа. Молекулярная генетика, микробиология и вирусология. 2009; 4:13–8.Kuznetsovsky A.V., Migova G.V., Fedorov Yu.N., Kibirev Ya.A., Vorob’ev A.A., Darmov I.V., Borisevich I.V., Savinykh A.V., Gorin O.V. [Genetic typing of Bacillus anthracis vaccine strains using multilocus VNTR-analysis]. Molekulyarnaya Genetika Mikrobiologiya i Virusologiya. 2009; 4:13–8.Куличенко А.Н., Редактор. Сибирская язва на Северном Кавказе. Майкоп: качество; 2016. 198 С.Kulichenko A.N., editor. [Anthrax in North Caucasus]. Maikop: “Kachestvo”; 2016. 198 p.Маринин Л.И., Дятлов И.А., Редакторы. Методы изучения биологических свойств возбудителя сибирской язвы. Учебно-методическое пособие. М.: Зао мп«гигиена»; 2009. 304 С.Marinin L.I., Dyatlov I.A, editors. [Methods for Studies of Biological Properties of Anthrax Agent (Textbook)]. Moscow: “GIGIENA” CJSC; 2009. 304 p.Попова А.Ю., Куличенко А.Н., Редакторы. Опыт ликвидации вспышки сибирской язвы на ямале в 2016 году. Ижевск: ООО «Принт-2»; 2017. 313 С. Doi: 10.23648/prnt.2184.Popova A.Yu., Kulichenko A.N., editors. [Experience in Anthrax Outbreak Eradication in Yamal in 2016]. Izhevsk: “Print 2” Ltd.; 2017. 313 p.ЧеркасскиЙ Б.Л. Эпидемиология и профилактика сибирской язвы. М.: Интерсэн; 2002. 384 С.Cherkassky B.L. [Epidemiology and Prophylaxis of Anthrax]. Moscow: “INTERSEN”; 2002. 384 p.Aikembayev A.M., Lukhnova L., Temiraliyeva G., MekaMechenko T., Pazylov Y., Zakaryan S., Denissov G., Easterday W.R., Van Ert M.N., Keim P., Francesconi S.C., Blackburn J.K., Hugh-Jones M., Hadfield T. historical distribution and molecular diversity of Bacillus anthracis, Kazakhstan. Emerg. Infect. Dis.2010; 16(5):789–96. DOI: 10.3201/eid1605.091427.Aikembayev A.M., Lukhnova L., Temiraliyeva G., MekaMechenko T., Pazylov Y., Zakaryan S., Denissov G., Easterday W.R., Van Ert M.N., Keim P., Francesconi S.C., Blackburn J.K., Hugh-Jones M., Hadfield T. historical distribution and molecular diversity of Bacillus anthracis, Kazakhstan. Emerg. Infect. Dis.2010; 16(5):789–96. DOI: 10.3201/eid1605.091427.Hoffmaster A.R., Fitzgerald C.C., Ribot E., Mayer L. W., Popovic T. Molecular subtyping of Bacillus anthracisand the 2001 bioterrorism-associated anthrax outbreak, United States. Emerg. Infect. Dis. 2002; 8(10):1111–7. DOI: 10.3201/eid0810.020394.Hoffmaster A.R., Fitzgerald C.C., Ribot E., Mayer L. W., Popovic T. Molecular subtyping of Bacillus anthracisand the 2001 bioterrorism-associated anthrax outbreak, United States. Emerg. Infect. Dis. 2002; 8(10):1111–7. DOI: 10.3201/eid0810.020394.Keim P., Price L.B., Klevytska A.M., Smith K.L., Schupp J.M., Okinawa R., Jackson P.J., Hugh-Jones M.E. Multiple-locus variable-number tandem repeat analysis reveals genetic relationships within Bacillus anthracis. J. Bacter. 2000; 182(10):2928–36. DOI: 10.1128/JB.182.10.2928-2936.2000.Keim P., Price L.B., Klevytska A.M., Smith K.L., Schupp J.M., Okinawa R., Jackson P.J., Hugh-Jones M.E. Multiple-locus variable-number tandem repeat analysis reveals genetic relationships within Bacillus anthracis. J. Bacter. 2000; 182(10):2928–36. DOI: 10.1128/JB.182.10.2928-2936.2000.Okutani A., Tungalag H., Boldbaatar B., Yamada A., Tserennorov D., Otgonchimeg I., Erdenebat A., Otgonbaatar D., Inoue S. Molecular epidemiological study of Bacillus anthracisisolated in Mongolia by multiple-locus variable-number tandem-repeat analysis for 8 loci (MLVA-8). Jpn. J. Infect. Dis. 2011; 64(4):345–8.Okutani A., Tungalag H., Boldbaatar B., Yamada A., Tserennorov D., Otgonchimeg I., Erdenebat A., Otgonbaatar D., Inoue S. Molecular epidemiological study of Bacillus anthracisisolated in Mongolia by multiple-locus variable-number tandem-repeat analysis for 8 loci (MLVA-8). Jpn. J. Infect. Dis. 2011; 64(4):345–8.Simonson T.S., Okinaka R.T., Wang B., Easterday W.R., Huynh L., U’Ren J.M., Dukerich M., Zanecki S.R., Kenefic L.J., Beaudry J., Schupp J.M., Pearson T., Wagner D.M., Hoffmaster A., Ravel J., Keim P. Bacillus anthracisin China and its relationship to worldwide lineages. BMC Microbiol.2009; 9:71 DOI: 10.1186/1471-2180-9-71.Simonson T.S., Okinaka R.T., Wang B., Easterday W.R., Huynh L., U’Ren J.M., Dukerich M., Zanecki S.R., Kenefic L.J., Beaudry J., Schupp J.M., Pearson T., Wagner D.M., Hoffmaster A., Ravel J., Keim P. Bacillus anthracisin China and its relationship to worldwide lineages. BMC Microbiol.2009; 9:71 DOI: 10.1186/1471-2180-9-71.Van Ert M.N., Easterday W.R., Huynh L.Y., Okinaka R.T., Hugh-Jones M.E., Ravel J., Zanecki S.R., Pearson T., Simonson T.S., U’Ren J.M., Kachur S.M., Leadem-Dougherty R.R., Rhoton S.D., Zinser G., Farlow J., Coker P. R., Smith K.L., Wang B., Kenefic L.J., Fraser-Liggett C.M., Wagner D.M., Keim P. Global genetic population structure of Bacillus anthracis. PLoS ONE. 2007; 2(5):e461. DOI: 10.1371/journal.pone.0000461.Van Ert M.N., Easterday W.R., Huynh L.Y., Okinaka R.T., Hugh-Jones M.E., Ravel J., Zanecki S.R., Pearson T., Simonson T.S., U’Ren J.M., Kachur S.M., Leadem-Dougherty R.R., Rhoton S.D., Zinser G., Farlow J., Coker P. R., Smith K.L., Wang B., Kenefic L.J., Fraser-Liggett C.M., Wagner D.M., Keim P. Global genetic population structure of Bacillus anthracis. PLoS ONE. 2007; 2(5):e461. DOI: 10.1371/journal.pone.0000461.

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