Секвенирован геном холерного вибриона возрастом 102 года

Несмотря на то, что Первая мировая война совпала по времени с шестой пандемией холеры, британские экспедиционные силы очень мало пострадали от нее: в 1916 году зарегистрировано всего 1918 случаев, 209 случаев в 1917 году и 450 случаев в 1918 году. Все случаи, кроме одного, были связаны с Месопотамскими экспедиционными силами. Изолят, полученный в 1916 году от солдата, выздоравливающего в Египте, «представляет важную часть истории холеры, болезни, которая и сегодня остается такой же значимой, как в прошлые века»,  сказал ведущий автор исследования Николас Томсон (Сэнгеровский институт и Лондонская школа гигиены и тропической медицины).

Томсон и его коллеги восстановили лиофилизированную культуру и секвенировали геном изолята V. cholerae, изначально названного Martin 1, который хранился в Национальной коллекции типов культуры (NCTC) и теперь называется NCTC 30. Изолят был культивирован в 1962 году. Несмотря на то, что антибиотики во время Первой мировой не использовались, NCTC 30 оказался устойчивым к пенициллину и имел сниженную чувствительность к ампициллину. Действительно, в геноме штамма присутствует ген фермента бета-лактамазы, который обеспечивает устойчивость к антибиотикам этой группы. Авторы исследования клонировали ген и убедились, что при введении в клетку кишечной палочки он делает ее устойчивой к ампициллину, следовательно, ген функционален. «Эти данные подтверждают тот факт, что наличие генов устойчивости к противомикробным препаратам в бактериальных патогенах предшествовало внедрению антибиотикотерапии», — отмечают авторы.

При секвенировании использовали комбинацию технологий — короткие чтения Illumina и длинные чтения Pacific Biosciences и получили более 2,9 Мб хромосомы 1 и более 1 Мб хромосомы 2. Интересная особенность изолята NCTC 30: он относится к серогруппе O2, отличной от серогруппы O1, которая играла главную роль в шестой глобальной пандемии холеры 1899–1923 гг. Один из биотипов серогруппы O1 вовлечен в седьмую пандемию, продолжающуюся по сей день. Как подчеркивают авторы статьи, изучение штаммов, изолированных в разные моменты времени, в том числе и непандемических, дает более глубокое понимание эволюции возбудителя и истории инфекционных болезней.

Пангеномный и филогенетический анализы, включающие 197 последовательностей генома V. cholerae, а также геномные последовательности некоторых родственных видов рода Vibrio, показали, что NCTC 30 кластеризуется с другими штаммами V. cholerae, хотя и отдален от многих «классических» штаммов, охарактеризованных ранее. В 70-е годы высказывались сомнения по поводу того, что данный изолят принадлежит именно к виду V. cholerae, теперь эти сомнения рассеялись.

Согласно сохранившимся записям, зараженный солдат страдал диареей, однако исследователи не нашли у NCTC 30 известных генов, кодирующих холерный токсин. Возможно, у него были гены, которые могли продуцировать альтернативный, до сих пор не описанный токсин, вызывающий диарею. Кроме того,  в геноме NCTC 30 обнаружена мутация, которая должна изменять развитие жгутиков, и в самом деле, бактерии оказались неподвижными, а дефекты жгутиков были хорошо видны на электронных микрофотографиях.

«Описания в литературе указывают на то, что в штамме бактерий, полученных от солдата Первой мировой войны, было что-то необычное, — говорит первый автор статьи Мэтью Дорман, аспирант Сэнгеровского института. — Обнадеживает, что наша геномная информация совпадает с этими историческими записями».