КАРТОЧКА
ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ
Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Номер 23-26-00142
НазваниеВыделение и изучение свойств бактериофагов рода Salmonella как основа для создания ветеринарного фагового препарата и тест-системы для мониторинга сальмонеллеза
РуководительГоловин Сергей Николаевич,
Организация финансирования, регион федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Донской государственный технический университет", Ростовская обл
| Период выполнения при поддержке РНФ | 2023 г. - 2024 г. |
Конкурс№78 - Конкурс 2022 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований малыми отдельными научными группами».
Область знания, основной код классификатора 06 - Сельскохозяйственные науки, 06-203 - Ветеринария
Ключевые словаветеринария, эпизоотология, инфекции, бактериофаги, Salmonella, микробиология, антибиотикорезистентность, секвенирование, статистика
Код ГРНТИ68.41.35
ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ
Аннотация
На долю Российской Федерации приходится более 5 % мирового производства мяса птицы, что составляет более 4,7 млн тонн в год. Мясо птицы является основным источником животного белка для населения России, его потребление ежегодно растет, достигнув в 2020 г. 34 кг на душу населения в год. Производство яиц в РФ в 2021 г. составило 44,9 млрд шт., а потребление – 308 шт. на душу населения в год. При этом одной из главных проблем птицеводства в мире остается сальмонеллез. Проведенный Всемирной организацией здравоохранения (ВОЗ) Глобальный мониторинг пищевых инфекций показал, что 47% всех вспышек были вызваны Salmonella, 34% из которых связаны с потреблением куриного мяса, а ежегодный ущерб от заболевания сальмонеллезом в мире по данным ВГНКИ оценивается в $1-3 млрд. В настоящее время в ветеринарии отсутствует универсальная лечебно-профилактическая схема при сальмонеллезе. Отчасти, это связано с большим разнообразием нозологических форм данной инфекции. Антибиотикотерапия, широко применяемая как для лечения, так и для оздоровления в птицеводческих хозяйствах, не позволяет эффективно элиминировать и профилактировать инфекцию и бороться с бактерионосительством, а остаточные количества антибактериальных химиотерапевтических препаратов негативно влияют на качество продукции и являются контролируемыми показателями. Бессистемное применение антибиотиков в сельском хозяйстве вносит первостепенный вклад в распространение антибиотикорезистентности, признанной Генеральной ассамблеей ООН в 2016 г. глобальной угрозой для человечества. Странами-участницами Всемирной торговой организации приняты обязательства по ограничению использования антибиотиков в промышленном птицеводстве для повышения безопасности продукции. Недостатки и ограничения, связанные с использованием антибиотиков, делают все более актуальными альтернативные методы борьбы с сальмонеллезом: применение гипериммунных и антитоксическими сывороток, пробиотиков и бактериофагов. Наиболее перспективными альтернативными препаратами являются бактериофаги.
В рамках данного проекта будет проведен поиск сальмонеллезных бактериофагов из штаммов сальмонелл, выделенных от птиц и объектов внешней среды, создана коллекция бактериофагов рода Salmonella с наиболее выраженной литической активностью, проведена морфологическая характеристика выделенных бактериофагов методом трансмиссионной электронной микроскопии, определен спектр их литической активности в отношении различных штаммов сальмонелл, проведена геномная характеристика данных полногеномного секвенирования методами биоинформатического анализа. Из полученных данных будет сформирована электронная база данных бактериофагов рода Salmonella. На основании данных литературного анализа и данных полногеномного секвенирования выделенных бактериофагов будут определены специфичные консервативные участки генома для подбора праймеров in silico с целью создания ПЦР-тест-системы индикации бактериофагов рода Salmonella. Сконструированная тест-система позволит упростить и удешевить дальнейший поиск новых штаммов бактериофагов, а также будет апробирована специалистами, осуществляющими надзор в отношении сальмонеллеза с целью определения возможности косвенно – по наличию бактериофагов – судить о наличии сальмонелл в исследуемых образцах.
Результаты, полученные в ходе реализации проекта, помимо фундаментальной научной ценности, будут иметь практическую значимость для специалистов ветеринарного и сельскохозяйственного надзора, а сформированная и охарактеризованная коллекция бактериофагов ляжет в основу создания отечественного ветеринарного препарата на основе бактериофагов для терапии и профилактики сальмонеллеза.
Ожидаемые результаты
Главные ожидаемые результаты проекта:
1. Уникальная паспортизированная (включая морфотип, спектр литической активности, специфичность и последовательность генов) коллекция бактериофагов рода Salmonella.
2. Коллекция геномных РНК/ДНК бактериофагов рода Salmonella.
3. Электронная база данных распространенности бактериофагов рода Salmonella в птицеводческих хозяйствах различного типа на территории Ростовской области.
4. Электронная база данных геномов бактериофагов рода Salmonella, выделенных из клинических изолятов и объектов внешней среды птицеводческих хозяйств различного типа на территории Ростовской области.
5. ПЦР-тест-система для выявления бактериофагов рода Salmonella.
Значимость предполагаемых результатов проекта для развития новой научной тематики:
В результате реализации проекта будут получены фундаментальные данные о морфологии и геномики бактериофагов рода Salmonella, что позволит собрать коллекцию бактериофагов, перспективных для применения в ветеринарии с целью дальнейшей разработки препарата для терапии и профилактики сальмонеллеза у сельскохозяйственных и домашних животных.
Исследование генома выделенных бактериофагов и сравнительный биоинформатический анализ полученных данных у бактериофагов с разным спектром литической активности и специфичностью позволит выделить генетические детерминанты этих свойств.
Изучение наличия у бактериофагов генов резистентности к антибиотикам и токсинообразования позволит установить их роль в распространении антибиотикорезистентности и усиления патогенных свойств за счет фаговой конверсии. Также научная новизна обусловлена изучением распространенности и свойств сальмонеллезных бактериофагов в различных типах птицеводческих хозяйств на территории Ростовской области, что позволит выявить новые закономерности, связанные с типом содержания птиц, характером кормления и географическими особенностями.
Мы предлагаем уникальную ПЦР-тест-система для идентификации бактериофагов рода Salmonella. Формирование у бактерий резистентности к бактериофагам требует постоянный поиск новых штаммов фагов для замены их в действующих препаратах. Наша тест-система позволит значительно упростить поиск новых бактериофагов, сократить и удешевить стоимость этапа поиска и отбора. Также мы предполагаем, что данная тест-система открывает новый подход к мониторингу сальмонеллеза, основанный на обнаружении бактериофагов как косвенного признака наличия сальмонелл и скрытого сальмонеллоносительства по аналогии с обнаружением коли-фагов при исследовании объектов внешней среды на наличие E.coli.
ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Аннотация результатов, полученных в 2023 году
В ходе реализации проекта была сформирована коллекция из 40 клинических изолятов Salmonella enterica, выделенных от больных людей, сальмонеллоносителей и кур на территории Ростовской области, Краснодарского края и Донецкой народной республики в 2022-2023 гг, в том числе штаммы, выделенные во время крупной вспышки сальмонеллеза в г. Ростов-на-Дону в феврале 2023 г. (около 100 пострадавших). Данная коллекция использовалась в текущем проекте для поиска профагов и определения спектра литической активности бактериофагов.
Для выделения профагов Salmonella enterica был экспериментально подобран оптимальный протокол индукции при помощи ультрафиолетового облучения, позволивший выделить культуры 7 профагов, геном которых отсеквенирован и будет исследован в рамках II этапа данного проекта посредством биоинформатического анализа.
По результатам микробиологических работ в рамках были исследованы 263 пробы из объектов внешней среды в птицеводческих хозяйствах с различным типом содержания кур на территории Ростовской области, из которых были выделены 28 культур бактериофагов, 11 из которых обладали стабильной морфологией негативных колоний при многократном пассировании с индикаторным штаммом Salmonella enterica. Из них 5 культур показали высокую специфичность, титр и широкий спектр литической активности в отношении 40 клинических изолятов Salmonella enterica и были отобраны в перспективную коллекцию и могут быть использованы для создания ветеринарного фагового препарата после изучения их геномов во II этапе проекта. Исследование выделенных бактериофагов методом трансмиссионной электронной микроскопии показало, что 19 фагов принадлежат к семейству Myoviridae (морфотип А1 по Анкерману), 5 – к семейству Siphoviridae (морфотип B1 по Анкерману), 4 – к семейству Inoviridae (морфотип F1 по Анкерману), 1 фаг – к семейству Podoviridae (морфотип F1 по Анкерману). Все культуры бактериофагов оказались морфологически однородны за исключением культуры SF20, в которой 2 разных морфотипа фагов (А1 и F1), что требует дальнейших работ по селекции, т.к. данная культура по своим литическим свойствам оказалась в перспективной коллекции.
Полученные данные были внесены в прототип электронной базы данных распространенности бактериофагов рода Salmonella на птицеводческих хозяйствах Ростовской области.
По результатам проведения молекулярно-биологических работ были получены данные высокопроизводительного секвенирования геномной ДНК бактериофагов. По результатам оценки качества и триммирования сырых прочтений было удалено 5-7% прочтений некачественных нуклеотидов и адаптеров. По результатам таксономической идентификации 90%+ процентов прочтений принадлежали бактериофагам рода Salmonella.
Публикации
1. - Ученый ДГТУ получил грант Российского научного фонда на исследование сальмонеллеза BezFormata.Com, - (год публикации - )