Дифтерия накапливает гены устойчивости к антибиотикам и скоро сможет избегать действия вакцины

Международная группа ученых проанализировала 502 изолята Corynebacterium diphtheriae из 16 стран, собранных в последние 122 года. Исследование показало, что число аллельных вариантов гена токсина tox увеличивается, а значит, C. diphtheriae может приобрести способность уходить от действия вакцины. Возросло также число копий генов устойчивости к противомикробным препаратам в недавно выделенных изолятах. В России заболеваемость пока не растет, однако лабораторную диагностику дифтерии необходимо совершенствовать.

Credit:

Kateryna Kon | 123rf.com

Уже несколько десятилетий существует вакцина от дифтерии, и в странах с высоким уровнем дохода эта болезнь почти не встречается. Однако в странах с низким и средним уровнем дохода дифтерия вызывает периодические вспышки в невакцинированных или частично вакцинированных сообществах. В мире в целом дифтерия снова распространяется, в 2018 году был зафиксирован 16 651 случай, что в два раза больше, чем в 1996–2017 годах (в среднем 8105 случаев в год). Половина диагнозов, поставленных в 2018-м году, приходилась на Индию.

Международная группа ученых секвенировала 61 новый изолят из Индии и проанализировала их совместно с 441 публично доступным геномом Corynebacterium diphtheriae. Полученные 502 генома были собраны в 16 странах на протяжении 122 лет.

На основе всех геномов было построено филогенетическое дерево. Одна субклада распространилась по нескольким европейским странам, граничащим между собой, в основном по Республике Беларусь и Германии. Некоторые кластеры содержали группы, выделенные на разных континентах, преимущественно в Европе и Азии. Это показало, что C. diphtheriae был патогеном человека по крайней мере век и распространялся с миграциями населения.

Главный фактор вирулентности дифтерии — ее токсин, который кодируется геном tox. Этот ген был обнаружен у 291 изолята. Исследователи отметили 18 аллельных вариантов, восемь из которых содержали SNP, среди них шесть приводили к замене аминокислоты. Мутации в вариантах 15, 17 и 18 с высокой вероятностью влияли на структуру белка-токсина. Самым распространенным является вариант 16, на его основе создана вакцина PW8. Но в последнее время разнообразие вариантов увеличилось.

Гордон Дуган, профессор Кембриджского института терапевтической иммунологии и инфекционных заболеваний, один из руководителей исследования, заявил: «Вакцина от дифтерии создана, чтобы нейтрализовать токсин, так что генетические варианты, которые изменяют структуру токсина, могут повлиять на эффективность вакцины. Пока нет данных, что применяемая в настоящее время вакцина будет неэффективной, но факт, что мы видим все большее разнообразие вариантов tox, свидетельствует о том, что вакцину и лекарства, таргетирующие токсин, необходимо регулярно проверять».

Ученые оценили также гены устойчивости к противомикробным препаратам C. diphtheria. В более поздних изолятах таких генов было намного больше. Самыми распространёнными оказались гены резистентности к сульфаниламиду (sulI), аминогликозидам (aadA4, aph3_Ia, strA и strB), хлорамфениколу (cmr) и триметоприму (dfrA1). В изолятах, собранных в 2010–2019 годах, было почти в четыре раза больше генов устойчивости к противомикробным препаратам, чем в собранных в 1990-х.

Авторы работы подчеркивают важность носительства C. diphtheria в вакцинированных и бессимптомных индивидах для эволюции патогена. Именно сейчас, когда COVID-19 препятствует своевременной вакцинации, особенно важно не допустить, чтобы дифтерия снова стала глобальной угрозой.

В статье рассматривалось очень мало геномов C. diphtheriae с территории России: значит ли это, что дифтерия в нашей стране не распространена или что наши геномы не представлены в базах данных? На вопрос PCR.news ответил российский соавтор исследования — к.м.н., доцент Вячеслав Мельников, ведущий научный сотрудник Московского НИИ эпидемиологии и микробиологии им. Г.Н. Габричевского Роспотребнадзора (Москва)

«Нельзя сказать, что дифтерии нет ни в России, ни в других странах СНГ. Нет роста заболеваемости и вспышек дифтерии, так как с привитостью населения у нас пока все в порядке. Однако тот факт, что имеет место низкая высеваемость токсинообразующих Corynebacterium diphtheriae, несмотря на то, что на дифтерию обследуется большое число больных ангинами, свидетельствует о низком уровне лабораторной диагностики этой инфекции. Для сравнения, в германскую референс-лабораторию по дифтерии, которая находится в Мюнхене и в которой я сейчас провожу свои исследования, каждый день поступают новые изоляты C. diphtheriae, многие из которых образуют дифтерийный токсин и могут вызывать дифтерийную инфекцию. Это означает, что циркуляция возбудителя дифтерии наблюдается не только в развивающихся странах, таких как Бангладеш, Йемен, Венесуэла, но и в развитых странах Запада, в основном благодаря широкому распространению бактерионосительства среди мигрантов из стран Азии и Африки. Мы задались целью усовершенствовать лабораторную диагностику дифтерии и разработать иммунологический тест на моноклональных антителах для детекции дифтерийного токсина. Совместно с немецкой компанией SENOVA Immunoassay Systems GmbH мы выиграли грант Евросоюза по программе Horizon 2020, и я был направлен в Германию для конструирования иммунохроматографического теста и выяснения возможности его использования с целью ускоренной диагностики дифтерии. При изготовлении теста также используются разработки Института биоорганической химии им. М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова РАН.

В нашей статье практически не приводятся данные по российским штаммам C. diphtheriae, хотя в российском референс-центре по дифтерии нашего института хранится около 6000 дифтерийных культур, выделенных в России и в СССР в разные годы. Это самая большая коллекция в мире. Однако, как отмечается в статье, особый интерес представляют результаты изучения именно свежевыделенных штаммов. Они были получены из Индии, страны, эндемичной по дифтерийной инфекции. В России в настоящее время выделяется очень мало таких штаммов. Разработанный нами метод позволит существенно улучшить состояние лабораторной диагностики дифтерии. Вновь выделенные дифтерийные культуры будут использованы для проведения молекулярного мониторинга данной инфекции. А формируемое нами международное сотрудничество даст возможность проследить тенденции изменчивости дифтерийного микроба в глобальном масштабе».».

Источники

Will R.C., et al. // Spatiotemporal persistence of multiple, diverse clades and toxins of Corynebacterium diphtheriae // Nature Communications, 12, 1500, published March 8, 2021, DOI: 10.1038/s41467-021-21870-5

Цитата по пресс-релизу

Добавить в избранное

Вам будет интересно