Описаны генетические предпосылки развития лекарственной устойчивости у Mycobacterium tuberculosis

Ученые из Великобритании, Перу и США получили полногеномные последовательности 3135 изолятов Mycobacterium tuberculosis, собранных за 17 лет (1999–2016 годы) в пригородах Лимы, Перу. На основании полученных данных авторы исследования построили филогенетическое дерево M. tuberculosis и выявили локусы и однонуклеотидные полиморфизмы (SNP), создающие предпосылки для развития антибиотикорезистентности.

Существует предположение, что штаммы, обладающие устойчивостью к одному антибиотику, чаще становятся мультирезистентными. Исследователи проанализировали антибиотикорезистентность исследуемых изолятов и показали, что 1,5% из них были устойчивы к рифампицину, 5% были устойчивы к изониазиду, а 13% обладали множественной лекарственной устойчивостью. Используя полногеномные последовательности изолятов, авторы разработали детальное филогенетическое дерево M. tuberculosis, откалиброванное по времени. При сравнении с референсным геномом в общей сложности исследователям удалось выявить более 64 тысяч SNP. Кроме того, авторы проанализировали геномы 1027 изолятов M. tuberculosis из Самары, Россия, где преобладает другая линия бактерии, чем в Лиме, и обнаружили свыше 28 тысяч SNP.

Анализируя SNP, связанные с лекарственной устойчивостью, ученые установили, что устойчивость к изониазиду впервые возникла в разных линиях M. tuberculosis в 1942 и 1957 годах, а к рифампицину — в 1951 и 1974 годах.

Мутации, дающие устойчивость к антибиотику, часто оказываются невыгодными в условиях, когда его нет в окружающей среде, поэтому после таких мутаций могут появляться компенсаторные мутации, восстанавливающие приспособленность бактерий к «мирным» условиям. Мутации в гене rpoB, дающие устойчивость к рифампицину, могут компенсироваться мутациями в гене rpoC. Авторы работы показали, что с годами в гене rpoC M. tuberculosis накапливались несинонимичные мутации. Кроме того, ученые выявили локусы и SNP, наиболее часто связанные с устойчивостью к антибиотикам. Они показали, что некоторые линии более склонны к приобретению антибиотикорезистентности, чем другие.

Авторы также восстановили филогеографическую историю M. tuberculosis в Перу. Бактерия была завезена в страну из Китая дважды, в 1880 и 1906 годах. При этом 77% изолятов, происходящих от первых завезенных штаммов M. tuberculosis, обладают множественной лекарственной устойчивостью. Повторные завозы M. tuberculosis происходили в период с 1981 по 2004 годы, причем завоз из Южной Азии в 1986 году принес в страну один изолят с устойчивостью к антибиотикам. Кроме того, M. tuberculosis попадала в Перу из Европы и Бразилии.

По мнению авторов, результаты их работы можно использовать для предотвращения дальнейшего развития лекарственной устойчивости у M. tuberculosis. Также их подход можно использовать для других патогенных микроорганизмов.