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 проекта 24-15-20022
НазваниеРазработка препаратов бактериофагов на основе технологий ускоренной эволюции для борьбы с актуальными инфекциями, связанными с оказанием медицинской помощи (нозокомиальными инфекциями).
Руководитель Лиознов Дмитрий Анатольевич, Доктор медицинских наук
Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное учреждение "Научно-исследовательский институт гриппа имени А.А. Смородинцева" Министерства здравоохранения Российской Федерации , г Санкт-Петербург
Конкурс №91 - Конкурс 2024 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований отдельными научными группами» (региональный конкурс)
Область знания, основной код классификатора 05 - Фундаментальные исследования для медицины; 05-403 - Медицинская микробиология и вирусология
Ключевые слова Бактериофаги, нозокомиальные инфекции, Pseudomonas aeruginosa, Klebsiella pneumoniae, множественная лекарственная устойчивость, спектр литической активности, химический мутагенез, адаптация бактериофагов
Код ГРНТИ76.03.43
ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ
Аннотация
Стремительное развитие устойчивости бактерий к антибиотикам, в том числе появление пан-резистентных форм "супербактерий", является одним из наиболее острых вызовов, с которым столкнулась глобальная система здравоохранения в последние годы. В этом смысле, особую обеспокоенность вселяют мультирезистентные штаммы грамм-отрицательных возбудителей внутрибольничных инфекций из группы ESCAPE (в частности, Pseudomonas aeruginosa, Klebsiella pneumoniae). Активно исследуемой перспективной стратегией преодоления множественной лекарственной устойчивости бактерий является фаготерапия. В настоящее время на отечественном рынке имеются отдельные поливалентные препараты бактериофагов, однако, по данным участников нашего проекта, их литическая активность в отношении циркулирующих в российских стационарах штаммов возбудителей нозокомиальных инфекций невысока и не превышает 10-30% (Асланов, 2016). В этой связи, финальной целью заявляемого проекта является создание прототипа нового терапевтического коктейля бактериофагов с существенно расширенным литическим спектром и повышенной активностью против двух высокоактуальных возбудителей внутрибольничных инфекций – Pseudomonas aeruginosa и Klebsiella pneumoniae. Для этого нами будет использована методология ускоренной эволюции бактериофагов, сочетающая методы их химического мутагенеза и адаптации для отбора фагов с высокой активностью и максимально широким спектром литического действия.
ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Аннотация результатов, полученных в 2024 году
Основной задачей первого года выполнения гранта являлось формирование рабочих коллекций бактериофагов и бактериальных культур, необходимых для тестирования бактериофагов с модифицированным геномом на последующих этапах выполнения проекта. В ходе выполнения проекта была сформирована коллекция бактериальных культур, содержащая 100 штаммов Klebsiella pneumoniae и 100 штаммов Pseudomonas aeruginosa. Источниками штаммов послужил, главным образом, клинический материал от пациентов с нозокомильными инфекциями, зафиксированными в 19 многопрофильных стационарах различных регионов РФ, а также два природных штамма Pseudomonas aeruginosa.
Помимо этого была создана рабочая коллекция фагов, включающая 20 бактериофагов, выделенных из клинического биологического материала от пациентов медицинских организаций различного профиля, и образцов природных биомов Антарктики (фаги Pseudomonas spp. – 15 образцов, Klebsiella spp. – 5 образцов).
Проведенное секвенирование бактериальных геномов позволило заключить, что имеющаяся коллекция является разнообразной по составу входящих в нее штаммов и включает в себя эпидемические клоны высокого риска с разнообразынми механизмами устойчивости к антимикробным препаратам. Так, например, изученные штаммы K. pneumoniae располагали обширным резистомом, включавшим от 5 до 20 генов резистентности, включая гены карбапенемаз blaNDM-1 и blaNDM-5. В клональной структуре клебсиелл преобладали штаммы международных эпидемических сиквенс-типов ST395, ST101, ST39, а также выявлен штамм широко распространенного в европейских странах сиквенс-типа 307. Выборка штаммов P. aeruginosa также характеризовалась преобладанием штаммов с экстремальной резистентностью к антимикробным препаратам, включая штаммы, несущие карбапенемазы blaNDM-1,blaVIM-2,blaGES-14, локализованные в составе интегронов I класса. Доминирующими сиквенс-типами, из числа 17 выявленных, являлись ST 235, ST 357, ST 654. Карбапенем-устойчивые штаммы синегнойной палочки сиквенс-типа ST 235 представляют доминирующую генетическую линию данного патогена, распространенную в стационарах России и стран СНГ.
За отчетный период был проведено геномное секвенирование и филогеномный анализ с установлением таксономической принадлежности двадцати штаммов бактериофагов. Установлено, что 12 из изученных бактерифагов являются вирулентными. Геномы изученных штаммов фагов депонированы в GenBank (GenBank Acc. №№ OR608736, PQ738201, OR608733, OR608735, OR608734, PQ738200, Submission №№ 2904188, 2904188, 2904188, 2904188, 2904188, 2904188, 2904188, 2904188, 2904188 , 2904188, 2904188, 2904188, 2904188, 2904188).
Все изученные бактериофаги являются хвостатыми и относятся к классу Caudoviricetes. Среди них представлены подовирусы семейства Autographiviridae, phiKZ-подобные миовирусы, представители семейства Vequintavirinae.
Определены бактериофаги, представляющие наиболее преспективные для проведения дальнейших экспериментов по генетической модификации группы. К ним относятся phiKZ-подобные псевдомонадные бактериофаги 14Ps5-6, 2PS, 6B, 9Ps-7B, 9-Ps-8B, псевдомонадный фаг 37F (род Pakpunavirus), клебсиеллезные фаги рода Przondovirus M1,M2, 5OI88.
Не менее 7 бактериофагов из изученной выборки представляют новые таксоны. Для наиболее интересных с таксономических позиций бактериофагов Pseudomonas phage 37F из рода Pakpunavirus и антарктического бактериофага Pseudomonas phage phita81A мы осуществили реконструкцию филогенетических отношений на портале ViPTree и проанализировали уровни сходства с референтными последовательностями инструментом VIRIDIC. Паттерн ветвлений филогеномного древа и результаты анализа уровней сходства указывают на возможность описания нового вида бактериофагов в отношении Pseudomonas phage 37F и нового рода в отношении Pseudomonas phage phita81A .
По результатам выполнения проекта подготовлены две публикации в журналах, входящих в библиографическую базу данных Scopus.
Информация о проекте размещена на Интернет-портале ФГБУ "НИИ гриппа им.А.А.Смородинцева" Минздрава России,
https://www.influenza.spb.ru/science_work/current_projects/
Публикации
1.
Пчелин И.М, Азаров Д.В., Дедик В.А., Кушниренко Д.А., Асланов Б.И., Гончаров А.Е., Лиознов Д.А.
Оценка соотношения результатов спот-тестов и тестов бляшкообразующей активности бактериофагов актуальных патогенов.
Эпидемиология и Вакцинопрофилактика, Т.23, №6:130-137 (год публикации - 2024)
10.31631/2073-3046-2024-23-6-130-137
2. Асланов Б.И., Гончаров А.Е., Конев С.Д., Мохов А.С., Азаров .В., Лебедева Е.А., Кулешова А.В., Колоджиева В.В., Колосовская Е.Н., Нифонтова А.М., Лиознов Д.А. Чувствительность штаммов Klebsiella pneumoniae, выделенных от больных COVID-19, к коммерчески доступным препаратам бактериофагов Антибиотики и химиотерапия (год публикации - 2024)
3. Гончаров А.Е., Асланов Б.И., Азаров Д.В., Колоджиева В.В., Гаврило М.В., Аксенов А.С., Шутов В.М., Щиплецова В.Т., Поликина Ю.М., Майорова К.А., Шеманаева А.А., Гончаров Н.Е., Полев Д.Е. Орнитогенные экосистемы высокоширотной Арктики в качестве источников вирулентных бактериофагов Антибиотики и химиотерапия (год публикации - 2026)
4. Асланов Б.И., Конев С.Д., Гаджиев Н.К., Горгоцкий И.А., Куляш А.Г., Рожкован К.В., Васютина М.В., Мурашова Л.А., Лошаченко А.С., Брюханова В.В., Рыбальченко О.В., Бондаренко А.С., Константинова А.М., Гальковский Б.Э. Эффективность применения бактериофагов для деструкции биоплёнок на мочевых катетерах в экспериментальных моделях in vitro и in vivo Журнал микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии (год публикации - 2026)
5. Нифонтова А. М., Горшков А.Н., Гюлиханданова Н.Е., Шнейдер О.В., Асланов Б.И., Гончаров А.Е., Лиознов Д.А. Совершенствование фаготерапии на основе методов ненаправленной ускоренной эволюции бактериофагов Учёные записки Первого Санкт-Петербургского государственного медицинского университета имени академика И. П. Павлова (год публикации - 2026)
Аннотация результатов, полученных в 2025 году
За отчетный период проведены исследования по расширению литической активности и спектра бактериофагов путем их адаптации (тренинга) на коллекции культур Pseudomonas aeruginosa и Klebsiella pneumoniae, а также работы по отработке методики ускорения эволюции фаговых геномов путем химического мутагенеза. Получена серия мутантов с увеличенной литической активностью (спектром). Установлено закономерное соответствие динамики накопления мутаций, влияющих на изменение литической активности фагов с динамикой их фенотипических проявлений. Показано, что SNP, закрепляющиеся в ходе направленной селекции фагов рода Phikzvirus с расширенным спектром литической активности соответствуют несинонимичым заменам в генах кодирующих структурные белки хвоста (в частности, хвостовых фибрилл) и структурные белки вириона.
В ходе работ по уточнению таксономического статуса клебсиеллезных и псевдомонадных бактериофагов уточнен таксономический статус и завершены работы по подготовке таксономических описаний новых видов бактериофагов, в том числе синегнойного фага Pseudomonas phage 37F PQ758387 (новый вид рода Pakpunavirus) и Pseudomonas phage phita81A PQ738200 (новый род Caudoviricetes). Обоснование таксономического статуса бактериофага 37F было подано на рассмотрение ICTV.
С учетом необходимости пополнения коллекции вирулентных бактериофагов в 2025 году были проведены исследования по оценке перспектив поиска данных вирусов в природных биомах Арктики. Метавиромные данные полученные при анализе образцов, ассоциированных с птичьими базарами островов Баренцева моря, продемонстрировали значительное разнообразие бактериофагов класса Caudoviricetes, вирулентные представители которого могут быть использованы для фаговой терапии бактериальных инфекций человека. Данный результат позволяет обосновать необходимость поиска бактериофагов, прежде всего псевдомонадных в образцах данного типа, с целью расширения рабочей коллекции, которая будет использована на дальнейших этапах выполнения проекта для создания терапевтического фагового коктейля.
Информация о проекте размещена на Интернет-портале ФГБУ "НИИ гриппа им.А.А.Смородинцева" Минздрава России,
https://www.influenza.spb.ru/research/current-projects/
Публикации
1.
Пчелин И.М, Азаров Д.В., Дедик В.А., Кушниренко Д.А., Асланов Б.И., Гончаров А.Е., Лиознов Д.А.
Оценка соотношения результатов спот-тестов и тестов бляшкообразующей активности бактериофагов актуальных патогенов.
Эпидемиология и Вакцинопрофилактика, Т.23, №6:130-137 (год публикации - 2024)
10.31631/2073-3046-2024-23-6-130-137
2. Асланов Б.И., Гончаров А.Е., Конев С.Д., Мохов А.С., Азаров .В., Лебедева Е.А., Кулешова А.В., Колоджиева В.В., Колосовская Е.Н., Нифонтова А.М., Лиознов Д.А. Чувствительность штаммов Klebsiella pneumoniae, выделенных от больных COVID-19, к коммерчески доступным препаратам бактериофагов Антибиотики и химиотерапия (год публикации - 2024)
3. Гончаров А.Е., Асланов Б.И., Азаров Д.В., Колоджиева В.В., Гаврило М.В., Аксенов А.С., Шутов В.М., Щиплецова В.Т., Поликина Ю.М., Майорова К.А., Шеманаева А.А., Гончаров Н.Е., Полев Д.Е. Орнитогенные экосистемы высокоширотной Арктики в качестве источников вирулентных бактериофагов Антибиотики и химиотерапия (год публикации - 2026)
4. Асланов Б.И., Конев С.Д., Гаджиев Н.К., Горгоцкий И.А., Куляш А.Г., Рожкован К.В., Васютина М.В., Мурашова Л.А., Лошаченко А.С., Брюханова В.В., Рыбальченко О.В., Бондаренко А.С., Константинова А.М., Гальковский Б.Э. Эффективность применения бактериофагов для деструкции биоплёнок на мочевых катетерах в экспериментальных моделях in vitro и in vivo Журнал микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии (год публикации - 2026)
5. Нифонтова А. М., Горшков А.Н., Гюлиханданова Н.Е., Шнейдер О.В., Асланов Б.И., Гончаров А.Е., Лиознов Д.А. Совершенствование фаготерапии на основе методов ненаправленной ускоренной эволюции бактериофагов Учёные записки Первого Санкт-Петербургского государственного медицинского университета имени академика И. П. Павлова (год публикации - 2026)