Геномы вакцинных штаммов БЦЖ сравнили с эталонными геномами

Бацилла Кальметта-Герена (БЦЖ), ослабленная производная бактерии Mycobacterium bovis, — это единственная противотуберкулезная вакцина, доступная в настоящее время. Вакцинный штамм получили в Институте Пастера в Лилле в 1921 году путем 230 пассажей in vitro на протяжении 13 лет. В последующее столетие ее получили более 4 млрд человек. Однако непрерывные пассажи в различных условиях привели к появлению разных вакцинных штаммов. Известно, что защитная эффективность БЦЖ в отношении туберкулеза легких у взрослых сильно варьирует, и это может быть связано в том числе с генетическими различиями между штаммами.

В 2009 и 2010 гг. Экспертный комитет ВОЗ по биологической стандартизации (ECBS) объявил эталонными штаммы БЦЖ Danish 1331, Tokyo 172-1, Russia BCG-1 и Moreau-RJ. Пока нет данных, которые позволили бы определить, какой штамм обеспечивает наилучшую защиту, однако наиболее широко для производства вакцин используются Danish 1331 (16,6%), Pasteur 1173P2 (9,2%) и Tokyo 172 (7,3%). Группа под руководством исследователей из Тегеранского университета медицинских наук подсчитала однонуклеотидные полиморфизмы (SNP) и небольшие вставки и делеции в геномах штаммов БЦЖ Danish 1331 и BCG Pasteur 1173P2. Вакцинные штаммы сравнили друг с другом и с эталонными геномами штаммов Mycobacterium tuberculosis H37Rv, M. bovis AF2122/97, а также M. tuberculosis variant bovis Pasteur 1173P2.

Авторы подтвердили ранее известные характеристики штаммов. Но они также сообщают о некоторых расхождениях с предыдущими работами: например, ранее было выявлено 42 SNP в Danish 1331 по сравнению с Pasteur 1173P2, тогда как они обнаружили только 30. Это может быть связано с ограниченными возможностями коротких ридов: ошибки возникают из-за повторов в геноме микобактерий. Идеальный вариант для подобных исследований — гибридные платформы, сочетающие длинные и короткие чтения, отмечают авторы. Сами они использовали Illumina NovaSeq 6000. Авторам удалось выявить два ранее не известных SNP и дупликацию почти 14,6 тыс. пар оснований в штамме BCG Danish 1331 — ранее эта дупликация считалась исключительным признаком BCG Pasteur.

Авторы также рассмотрели антигенные эпитопы Т-клеток человека, которые соответствуют эталонным и вакцинным штаммам. Для штамма M.tuberculosis H37Rv экспериментально подтверждены 486 эпитопов, из них 172 (35,4%) отсутствуют у Pasteur 1173P2 и Danish 1331, причем у первого по сравнению со вторым потеряны еще четыре. Из 54 известных эпитопов M. bovis AF2122/97 вакцинные штаммы потеряли девять. Однако большинство эпитопов было потеряно на ранних этапах эволюции вакцинных штаммов, еще в 20-е годы. В целом последовательности эпитопов более консервативны, чем остальная часть генома. Их консервативность подтверждается и другими исследованиями, несмотря на хорошо известную изменчивость бактериальных антигенов, позволяющую ускользать от иммунного ответа. По мнению авторов, консервативность обусловлена низкой скоростью эволюции in vitro.

«Это исследование показало, что существующие экспериментально подтвержденные эпитопы Т-клеток человека высококонсервативны в обоих штаммах БЦЖ и не отражают какой-либо продолжающейся эволюции, — пишут авторы в заключение. — Однако необходимы дальнейшие исследования, чтобы найти связь генетических вариаций с переменной эффективностью вакцины и определить наиболее эффективный вакцинный штамм».