Новости

15 января, 2024 11:52

Ученые автоматизировали проверку устойчивости штаммов M.tuberculosis к противотуберкулезным препаратам по молекулярным данным

Ученые создали онлайн-сервис для автоматизированной проверки устойчивости штаммов M. tuberculosis к противотуберкулезным препаратам (ПТП). Команда Института эпидемиологии и микробиологии ФГБНУ «Научный центр проблем здоровья семьи и репродукции человека» (Иркутск) разработала пакет программ, который в 2022 году был успешно апробирован на пиразинамиде. В 2023 году ученые расширили возможности программы, добавив функционал для прогнозирования устойчивости штаммов к бедаквилину, рифампицину и изониазиду. Работа выполнена по гранту Российского научного фонда. Результаты исследования генетического определения устойчивости к бедаквилину опубликованы в журнале «Acta biomedica scientifica» №6 (2023).
Источник: kjpargeter/Freepik

Одной из серьезных проблем глобального здравоохранения является распространение туберкулезной инфекции, устойчивой к противотуберкулезным препаратам. Ученые выявили, что первичным механизмом приобретения резистентности у M. tuberculosis является накопление однонуклеотидных замен (SNP) в генах, кодирующих белки, мишени противотуберкулезных препаратов, или в ферментах, утилизирующих эти ксенобиотики. Использование молекулярной диагностики представляет собой перспективный путь для быстрого универсального тестирования чувствительности возбудителя туберкулеза к лекарствам.

«Выявление специфических генных мутаций, связанных с устойчивостью к ПТП, позволили расширить возможности науки и медицины. Теперь персонализированный подход к лечению туберкулеза становится более значимым, позволяя определить продолжительность воздействия препаратов у каждого пациента. Одним из наиболее многообещающих подходов генетического определения устойчивости к противотуберкулезным препаратам является полногеномное секвенирование (определение нуклеотидной последовательности ДНК) возбудителя туберкулеза и последующая автоматизированная интерпретация данных с помощью специальных программ. – объяснил Олег Огарков, доктор медицинских наук, главный научный сотрудник, заведующий отделом эпидемиологии и микробиологии НЦ ПЗСРЧ и руководитель проекта по гранту РНФ. - Для решения данных задач Институтом эпидемиологии и микробиологии Научного центра проблем здоровья семьи и репродукции человека в 2022 году был разработан онлайн-сервис для автоматизированной интерпретации данных секвенирования для прогнозирования устойчивости к пиразинамиду. Программа BSATool, созданная руководителем функциональной группы геномных исследований и биоинформационного анализа НЦ ПЗСРЧ, кандидатом медицинских наук В.В. Синьковым, доступна в сети интернет бесплатно для всех пользователей».
В 2023 году коллектив ученых представил дальнейший этап работы по проекту – расширенную версию онлайн-сервиса, позволяющего теперь определять устойчивость еще к таким лекарственным противотуберкулезным препаратам, как бедаквилин, рифампицин и изониазид.

В течение году ученые НЦ ПЗСРЧ проводили исследования штаммов M. tuberculosis из бактериологических лабораторий Иркутской областной клинической туберкулезной больницы (ИОКТБ) и «НПЦ «Фтизиатрия» им. Е.Н. Андреева» Республики Саха (Якутия). Ученые выявляли устойчивость к бедаквилину методом молекулярно-биологического анализа генетических последовательностей генов-мишеней, включая секвенирование по Сэнгеру и полногеномное секвенирование, с последующим определением резистентности к препарату с помощью автоматизированной системы BSATool.

В общей сложности была собрана и изучена на наличие мутаций, способных вызывать устойчивость к бедаквилину, коллекция из 200 штаммов, циркулировавших на территории Иркутской области и Якутии в 2023 году. Также было проведено ретроспективное исследование геномов от эпидемически-значимых штаммов B0/W148 генотипа Beijing, полученных авторами ранее на территориях Иркутской области, Республики Саха Якутия, Республики Бурятия, Забайкальского края и Дальнего Востока на наличие мутаций, вызывающих устойчивость к бедаквилину.

Результатом исследования – как при анализе секвенирования по Сэнгеру в ручном режиме, так и при использовании сервиса BSATool – стало обнаружение трех штаммов с устойчивостью к бедаквилину среди 27 штаммов из Якутии и двух штаммов со значимыми мутациями, способными вызвать устойчивость к бедаквилину, среди 21 штамма из Иркутска. Данные результаты были подтверждены проводившимся параллельно анализом соответствия фенотипической и генотипической устойчивости исследуемых микобактерий к бедаквилину. Для этого использовались методы фенотипической чувствительности изолятов МБТ к противотуберкулезным препаратам: метод абсолютных концентраций на среде Левенштейна ‒ Йенсена (ИОКТБ и НПЦ «Фтизиатрия») и на среде Миддлбрука 7Н9 в автоматизированной системе Bactec MGIT 960, в том числе для определения чувствительности к бедаквилину (НПЦ «Фтизиатрия»).

«Низкая частота мутаций, ассоциированных с устойчивостью к бедаквилину, связана с недавно начавшимся применением препарата в лечении пациентов и, следовательно, небольшим числом штаммов МБТ со сформировавшейся устойчивостью к нему, - отмечает кандидат медицинских наук, старший научный сотрудник Вячеслав Синьков, подчеркивая, что «апробация заявленных подходов прогнозирования устойчивости к бедаквилину на клинических образцах от больных с повторными курсами лечения МЛУ/ШЛУ туберкулеза, подтвердила надежность полученных данных».
Работа над улучшением сервиса BSATool будет продолжена. Разработчики намерены расширить ее функционал для охвата анализа мутаций, вызывающих устойчивость также к препаратам линезолид и деламанид. Также в планах ускорить внедрение этого важного инструмента в клиническую практику. В частности, он может быть рекомендован для лабораторий, осуществляющих секвенирование по методу Сэнгера.

27 февраля, 2024
Прозрачные электроды помогут ускорить Интернет и пригодятся для «умных» окон
Ученые разработали прозрачный электрод — элемент, проводящий электрический ток, — на основе соедин...
26 февраля, 2024
Тугоплавкие сплавы позволят авиационным двигателям выдерживать температуры до 1000°С
Ученые доказали, что жаростойкость и прочность тугоплавких сплавов не зависят от количества входящ...