Журнал микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии. 2018; 1: 60-66
О ВАЖНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ЭВОЛЮЦИОННО НАДЕЖНЫХ МАРКЕРОВ ДЛЯ ДЕТЕКЦИИ ШТАММОВ MYCOBACTERIUM TUBERCULOSIS ГЕНЕТИЧЕСКОГО СЕМЕЙСТВА LAM
https://doi.org/10.36233/0372-9311-2018-3-60-66Аннотация
Цель. Клиническая и эпидемиологическая значимость генетического семейства LAM (Latin American Mediterranean) Mycobacterium tuberculosis определяет важность корректной детекции штаммов LAM. В настоящем исследовании комплекс молекулярных методов был использован для анализа штаммов LAM в популяции M. tuberculosis в Омской области Западной Сибири, для которой характерен высокий уровень заболеваемости резистентным туберкулезом. Материалы и методы. Изученная коллекция включала 207 штаммов M. tuberculosis, выделенных в Омской области в 2015 — 2016 гг. Методы исследования включали сполиготипирование, анализ полиморфизма Rv0129c 309G>A, специфического для семейства LAM, полногеномное секвенирование с последующим биоинформационным анализом. Результаты. В результате сравнения полученных профилей CRISPR-сполиготипирования с международной базой данных SITVIT_WEB 11 штаммов (5,3%) было отнесено к генотипу LAM. В то же время, в результате анализа филогенетического SNP в гене Rv0129c к генотипу LAM было отнесено 30 изолятов (14,5%). Для четырех изолятов, представляющих разные типы сполигопрофилей, было проведено полногеномное секвенирование. Заключение. Полученные результаты показывают ограниченность правил принятия решения, имплементированных в SITVIT_WEB для определения семейства LAM для штаммов с протяженными блоками делетированных спейсеров в локусе CRISPR или усеченными профилями сполготипирования. Для детекции штаммов LAM может быть рекомендован подход, включающий (1) первичное сполиготипирование, сравнение с SITVIT_WEB и обязательное уточнение интерпретации профилей в свете экспертного знания; (2) детекцию LAM-специфического SNP (например, с помощью PCR-RFLP).
Список литературы
1. Пасечник О.А., Дымова М.А., Стасенко В.Л., Татаринцева М.П., Колесникова Л.П., Ляпина Е.С. Генетическое разнообразие лекарственно-устойчивых штаммов Mycobacterium tuberculosis в Омской области. Туберкулез и болезни легких. 2017, 7: 33-39.
2. Пасечник О.А., Руднева С.Н., Татаринцева М.П. Динамика эпидемиологических показателей по туберкулезу в Омской области. Туберкулез и болезни легких. 2015, 5: 139-140.
3. Barbosa C.B., Lazzarini L.C., Elias A.R. et al. Tuberculosis caused by RDRio Mycobacterium tuberculosis is not associated with differential clinical features. Int. J. Tuberc. Lung Dis. 2012, 16: 1377-1382.
4. Couvin D. Development and management of a global database of circulating genotypes of tubercle bacilli: Molecular methods and web-based tools for mapping, understanding and controlling the epidemic. PhD thesis, Université des Antilles et de la Guyane. Pointe-a-Pitre, Guadeloupe, 2014.
5. Demay C., Liens B., Burguière T. et al. SITVITWEB — a publicly available international multimarker database for studying Mycobacterium tuberculosis genetic diversity and molecular epidemiology. Infect. Genet. Evol. 2012, 12 (4): 755-766.
6. Dubiley S., Kirillov E., Ignatova A. et al. Molecular characteristics of the Mycobacterium tuberculosis LAM-RUS family prevalent in Central Russia. J. Clin. Microbiol. 2007, 45 (12): 4036-4038.
7. Ignatova A., Dubiley S., Stepanshina V. et al. Predominance of multi-drug-resistant LAM and Beijing family strains among Mycobacterium tuberculosis isolates recovered from prison inmates in Tula Region, Russia. J. Med. Microbiol. 2006, 55 (10): 1413-1418.
8. Mokrousov I., Chernyaeva E., Vyazovaya A. et al. Next generation sequencing of Mycobacterium tuberculosis. Emerg. Infect. Dis. 2016, 22 (6): 1127-1129.
9. Mokrousov I., Jiao W.W., Wan K. et al. Stranger in a strange land: Ibero-American strain of Mycobacterium tuberculosis in Tibet, China. Infect. Genet. Evol. 2014, 26: 323-326.
10. Mokrousov I., Vyazovaya A., Iwamoto T. et al. Latin-American-Mediterranean lineage of Mycobacterium tuberculosis: Human traces across pathogen’s phylogeography. Mol. Phylogenet. Evol. 2016, 99: 133-143.
11. Mokrousov I., Vyazovaya A., Narvskaya O. Mycobacterium tuberculosis Latin-American Mediterranean family and its sublineages: in the light of evolutionary robust markers. J. Bacteriol. 2014, 196 (10): 1833-1841.
12. Niemann S., Diel R., Khechinashvili G. et al. Mycobacterium tuberculosis Beijing lineage favors the spread of multidrug-resistant tuberculosis in the Republic of Georgia. J. Clin. Microbiol. 2010, 48 (10): 3544-3550.
13. Skiba Y., Mokrousov I., Ismagulova G. et al. Molecular snapshot of Mycobacterium tuberculosis population in Kazakhstan: a country-wide study. Tuberculosis. 2015, 95 (5): 538-546.
14. Sola C., Filliol I., Legrand E. et al. Mycobacterium tuberculosis phylogeny reconstruction based on combined numerical analysis with IS1081, IS6110, VNTR, and DR-based spoligotyping suggests the existence of two new phylogeographical clades. J. Mol. Evol. 2001, 53 (6): 680-689.
15. Zalutskaya A., Wijkander M., Jureen P. et al. Multidrug-resistant Myсobacterium tuberculosis caused by the Beijing genotype and a specific T1 genotype clone (SIT No. 266) is widely transmitted in Minsk. Int. J. Mycobacteriol. 2013, 2: 194-198.
Journal of microbiology, epidemiology and immunobiology. 2018; 1: 60-66
ON IMPORTANCE OF USING EVOLUTIONARILY ROBUST MARKERS FOR DETECTION OF MYCOBACTERIUM TUBERCULOSIS STRAINS OF LAM GENETIC FAMILY
https://doi.org/10.36233/0372-9311-2018-3-60-66Abstract
Aim. The clinical and epidemiological significance of the Latin American Mediterranean (LAM) genetic family of Mycobacterium tuberculosis determines the importance of the correct detection of LAM strains. In this study, a complex of molecular methods was used to analyze LAM strains in the population of M. tuberculosis in the Omsk region of Western Siberia, which is characterized by a high incidence of drug-resistant tuberculosis. Materials and methods. The collection included 207 strains of M. tuberculosis, isolated in the Omsk region in 2015 — 2016. The strains were subjected to spoligotyping, analysis of LAM-specific SNP Rv0129c 309G>A, and whole genome sequencing followed by bioinformatics analysis. Results. A comparison of the obtained CRISPR-spoligotyping profiles with the international SITVIT_WEB database, assigned 11 strains (5.3%) to the LAM genotype. At the same time, based on analysis of phylogenetic SNP in the gene Rv0129c, 30 isolates (14.5%) were assigned to LAM. Whole genome sequencing was performed for 4 isolates with different spoligotyping profiles. Conclusion. The results of this study show the limited utility of the decision rules implemented in SITVIT_WEB to define LAM family for isolates with long deleted blocks of spacers or abridged spoligoprofiles. The following approach can be recommended for detection of LAM isolates (1) primary spoligotyping, comparison with SITVIT_WEB, and mandatory interpretation in the light of expert knowledge; (2) detection of LAM-specific SNP (e.g., using PCR-RFLP).
References
1. Pasechnik O.A., Dymova M.A., Stasenko V.L., Tatarintseva M.P., Kolesnikova L.P., Lyapina E.S. Geneticheskoe raznoobrazie lekarstvenno-ustoichivykh shtammov Mycobacterium tuberculosis v Omskoi oblasti. Tuberkulez i bolezni legkikh. 2017, 7: 33-39.
2. Pasechnik O.A., Rudneva S.N., Tatarintseva M.P. Dinamika epidemiologicheskikh pokazatelei po tuberkulezu v Omskoi oblasti. Tuberkulez i bolezni legkikh. 2015, 5: 139-140.
3. Barbosa C.B., Lazzarini L.C., Elias A.R. et al. Tuberculosis caused by RDRio Mycobacterium tuberculosis is not associated with differential clinical features. Int. J. Tuberc. Lung Dis. 2012, 16: 1377-1382.
4. Couvin D. Development and management of a global database of circulating genotypes of tubercle bacilli: Molecular methods and web-based tools for mapping, understanding and controlling the epidemic. PhD thesis, Université des Antilles et de la Guyane. Pointe-a-Pitre, Guadeloupe, 2014.
5. Demay C., Liens B., Burguière T. et al. SITVITWEB — a publicly available international multimarker database for studying Mycobacterium tuberculosis genetic diversity and molecular epidemiology. Infect. Genet. Evol. 2012, 12 (4): 755-766.
6. Dubiley S., Kirillov E., Ignatova A. et al. Molecular characteristics of the Mycobacterium tuberculosis LAM-RUS family prevalent in Central Russia. J. Clin. Microbiol. 2007, 45 (12): 4036-4038.
7. Ignatova A., Dubiley S., Stepanshina V. et al. Predominance of multi-drug-resistant LAM and Beijing family strains among Mycobacterium tuberculosis isolates recovered from prison inmates in Tula Region, Russia. J. Med. Microbiol. 2006, 55 (10): 1413-1418.
8. Mokrousov I., Chernyaeva E., Vyazovaya A. et al. Next generation sequencing of Mycobacterium tuberculosis. Emerg. Infect. Dis. 2016, 22 (6): 1127-1129.
9. Mokrousov I., Jiao W.W., Wan K. et al. Stranger in a strange land: Ibero-American strain of Mycobacterium tuberculosis in Tibet, China. Infect. Genet. Evol. 2014, 26: 323-326.
10. Mokrousov I., Vyazovaya A., Iwamoto T. et al. Latin-American-Mediterranean lineage of Mycobacterium tuberculosis: Human traces across pathogen’s phylogeography. Mol. Phylogenet. Evol. 2016, 99: 133-143.
11. Mokrousov I., Vyazovaya A., Narvskaya O. Mycobacterium tuberculosis Latin-American Mediterranean family and its sublineages: in the light of evolutionary robust markers. J. Bacteriol. 2014, 196 (10): 1833-1841.
12. Niemann S., Diel R., Khechinashvili G. et al. Mycobacterium tuberculosis Beijing lineage favors the spread of multidrug-resistant tuberculosis in the Republic of Georgia. J. Clin. Microbiol. 2010, 48 (10): 3544-3550.
13. Skiba Y., Mokrousov I., Ismagulova G. et al. Molecular snapshot of Mycobacterium tuberculosis population in Kazakhstan: a country-wide study. Tuberculosis. 2015, 95 (5): 538-546.
14. Sola C., Filliol I., Legrand E. et al. Mycobacterium tuberculosis phylogeny reconstruction based on combined numerical analysis with IS1081, IS6110, VNTR, and DR-based spoligotyping suggests the existence of two new phylogeographical clades. J. Mol. Evol. 2001, 53 (6): 680-689.
15. Zalutskaya A., Wijkander M., Jureen P. et al. Multidrug-resistant Mysobacterium tuberculosis caused by the Beijing genotype and a specific T1 genotype clone (SIT No. 266) is widely transmitted in Minsk. Int. J. Mycobacteriol. 2013, 2: 194-198.
