Разработка комплексной системы молекулярно-генетической идентификации штаммов Yersinia pestis

В статье представлена разработанная комплексная система молекулярно-генетической идентификации штаммов Yersinia pestis в соответствии с их принадлежностью к подвидам, биоварам и филогеографическим популяциям, с помощью методов ПЦР в режиме реального времени (ПЦР -РВ ), аллель-специфической ПЦР -РВ и мультиплексных ПЦР с гибридизационно-флуоресцентным учетом результатов на твердой подложке. С использованием этой системы возможно установление принадлежности штаммов Y. pestis к следующим филогенетическим ветвям: 0.ANT1, 0.ANT2, 0.ANT3, 0.ANT5, 3.ANT, 4.ANT античного биовара основного подвида; 2.MED0, 2.MED1, 2.MED2, 2.MED3, 2.MED4 средневекового биовара основного подвида; 1.IN1, 1.IN2, 1.IN3 биовара intermedium основного подвида; 1.ORI1, 1.ORI2, 1.ORI3 восточного биовара основного подвида; 0.PE3 (ангольский подвид), 0.PE7 (тибетский подвид) и 0.PE10 (цинхайский подвид). Первый этап исследований в рамках разработанной системы – индикация возбудителя чумы с использованием зарегистрированных диагностических препаратов. Второй этап – установление принадлежности к отдельным подвидам методом ПЦР -РВ или методом системы мультиплексных ПЦР с гибридизационно-флуоресцентным учетом результатов на твердой подложке, позволяющей также определять принадлежность штаммов к биоварам основного подвида и основным филогенетическим линиям античного биовара. Третий этап – определение принадлежности штаммов к филогенетическим ветвям методом АС -ПЦР -РВ . Разработанная комплексная система молекулярно-генетической идентификации штаммов Y. pestis может быть применена на региональном и федеральном уровнях системы лабораторной диагностики инфекционных болезней Российской Федерации. Ее использование значительно облегчит и повысит оперативность проведения внутривидовой дифференциации штаммов Y. pestis в рамках эпидемиологического расследования вспышек или заносов штаммов возбудителя чумы на территорию Российской Федерации или при паспортизации штаммов в коллекционной деятельности.

1. Kutyrev V.V., Eroshenko G.A., Motin V.L., Nosov N.Y., Krasnov J.M., Kukleva L.M., Nikiforov K.A., Al’khova 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.

2. Achtman M., Zurth K., Morelli G., Torrea G., Guiyoule A., Carniel E. Yersinia pestis, the cause of plague, is a recently emerged clone of Yersinia pseudotuberculosis. Proc. Natl Acad. Sci. USA. 1999; 96(24):14043–8. DOI: 10.1073/pnas.96.24.14043.

3. Morelli G., Song Y., Mazzoni C.J., Eppinger M., Roumagnac P., Wagner D.M., Feldkamp M., Kusecek B., Vogler A.J., Li Y., Cui Y., Thomson N.R., Jombart T., Leblois R., Lichtner P., Rahalison L., Petersen J.M., Balloux F., Keim P., Wirth T., Ravel J., Yang R., Carniel E., Achtman M. Yersinia pestis genome sequencing identifies patterns of global phylogenetic diversity. Nat. Genet. 2010; 42(12):1140–3. DOI: 10.1038/ng.705.

4. 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.

5. Zhang Y., Luo T., Yang C., Yue X., Guo R., Wang X., Buren M., Song Y., Yang R., Cao H., Cui Y., Dai X. Phenotypic and molecular genetic characteristics of Yersinia pestis at an emerging natural plague focus, Junggar Basin, China. Am. J. Trop. Med. Hyg. 2018; 98(1):231–7. DOI: 10.4269/ajtmh.17-0195.

6. Shi L., Qin J., Zheng H., Guo Y., Zhang H., Zhong Y., Yang C., Dong S., Yang F., Wu Y., Zhao G., Song Y., Yang R., Wang P., Cui Y. New genotype of Yersinia pestis found in live rodents in Yunnan Province, China. Front. Microbiol. 2021; 12:628335. DOI: 10.3389/fmicb.2021.628335.

7. Motin V.L., Georgescu A.M., Elliott J.M., Hu P., Worsham P.L., Ott L.L., Slezak T.R., Sokhansanj B.A., Regala W.M., Brubaker R.R., Garcia E. Genetic variability of Yersinia pestis isolates as predicted by PCR-based IS100 genotyping and analysis of structural genes encoding glycerol-3-phosphate dehydrogenase (glpD). J. Bacteriol. 2002; 184(4):1019–27. DOI: 10.1128/jb.184.4.1019-1027.2002.

8. Soleimani V.D., Baum B.R., Johnson D.A. Efficient validation of single nucleotide polymorphisms in plants by allele-specific PCR, with an example from barley. Plant Mol. Biol. Rep. 2003; 21:281–8. DOI: 10.1007/BF02772803.

9. Никифоров К.А., Оглодин Е.Г., Куклева Л.М., Ерошенко Г.А., Германчук В.Г., Девдариани З.Л., Кутырев В.В. Подвидовая дифференциация штаммов Yersinia pestis методом ПЦР с гибридизационно-флуоресцентным учетом результатов. Журнал микробиологии, эпидемиологии, иммунобиологии. 2017; 2:22–7. DOI: 10.36233/0372-9311-2017-2-22-27.

10. Никифоров К.А., Уткин Д.В., Макашова М.А., Куклева Л.М., Ерошенко Г.А., Кутырев В.В. Конструирование системы мультиплексных ПЦР с гибридизационно-флуоресцентным учетом результатов на твердой подложке для индикации и идентификации штаммов возбудителя чумы. Биотехнология. 2020; 36(3):46–56. DOI: 10.21519/0234-2758-2020-36-3-46-56.

11. Никифоров К.А., Оглодин Е.Г., Куклева Л.М., Макашова М.А., Балыкова А.Н., Ерошенко Г.А., Кутырев В.В. Конструирование системы аллель-специфической ПЦР в режиме реального времени для определения филогенетической принадлежности штаммов Yersinia pestis. Биотехнология. 2022; 38(3):82–91. DOI: 10.56304/S0234275822030073.