Научная статья на тему 'ХАРАКТЕРИСТИКА ШТАММОВ STREPTOCOCCUS PNEUMONIAE, ВЫДЕЛЕННЫХ ОТ БОЛЬНЫХ ИНВАЗИВНЫМИ ПНЕВМОКОККОВЫМИ ИНФЕКЦИЯМИ, С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ВЫСОКОПРОИЗВОДИТЕЛЬНОГО СЕКВЕНИРОВАНИЯ'

ХАРАКТЕРИСТИКА ШТАММОВ STREPTOCOCCUS PNEUMONIAE, ВЫДЕЛЕННЫХ ОТ БОЛЬНЫХ ИНВАЗИВНЫМИ ПНЕВМОКОККОВЫМИ ИНФЕКЦИЯМИ, С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ВЫСОКОПРОИЗВОДИТЕЛЬНОГО СЕКВЕНИРОВАНИЯ Текст научной статьи по специальности «Фундаментальная медицина»

CC BY
118
26
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
STREPTOCOCCUS PNEUMONIAE / ИНВАЗИВНЫЕ ПНЕВМОКОККОВЫЕ ИНФЕКЦИИ / ВЫСОКОПРОИЗВОДИТЕЛЬНОЕ СЕКВЕНИРОВАНИЕ / СЕРОТИПИРОВАНИЕ / МУЛЬТИЛОКУСНОЕ СЕКВЕНИРОВАНИЕ-ТИПИРОВАНИЕ / INVASIVE PNEUMOCOCCAL INFECTION / HIGH-THROUGHPUT SEQUENCING / SEROTYPING / MULTILOCUS SEQUENCE TYPING / WHOLE GENOME SEQUENCING

Аннотация научной статьи по фундаментальной медицине, автор научной работы — Миронов Константин Олегович, Корчагин Виталий Иванович, Михайлова Юлия Владимировна, Янушевич Юрий Григорьевич, Шеленков Андрей Александрович

Цель работы - характеристика антигенных и генетических свойств штаммов Streptococcus pneumoniae, выделенных от больных инвазивными формами пневмококковой инфекции, на основании данных высокопроизводительного секвенирования. Материалы и методы. Исследовано 46 штаммов S. pneumoniae, выделенных при проведении многоцентровых исследований «ПеГАС» в течение 2015-2018 гг. Секвенирование проводилось с использованием реагентов и оборудования фирмы «Illumina». При обработке данных использовались программы «SPAdes» (Россия), «SeroBA» и «PneumoCaT», а также программные возможности PubMLST.org. Результаты и обсуждение. Определены полногеномные последовательности штаммов, информация внесена в базу данных PubMLST (id: 51080-51125). У 10 (21%) штаммов найден серотип 3. По 5 (11%) штаммов принадлежали к серотипу 19F и серогруппе 6, из которых у 2 определен серотип 6A, по 1 - 6B и 6BE, у 1 был дискордантный результат (6А или 6BE). У 3 (6,5%) штаммов найден серотип 15B. Двукратно обнаружены серотипы 7F, 8, 9V, 14, 22F, 23F и 28A, однократно - 1, 4, 9N, 10C, 12F, 18C, 35F, 37 и 38. Доля штаммов с серотипами, входящими в состав PCV13, составляет 65%, в состав PPV23 - 80%. У штаммов установлено 36 сиквенс-типов, из которых 6 - впервые. Мультилокусное секвенирование-типирование не позволяет выявить преобладающий сиквенс-тип или определить клональные комплексы, за исключением штаммов серотипа 3. Невозможность обозначить клональные комплексы согласуется с полученными ранее данными об отсутствии выраженной клональной структуры S. pneumoniae, ассоциированных с пневмококковыми менингитами на территории России. Заключение. С учетом эпидемиологических данных об источниках штаммов и информации о прививочном статусе полученные результаты позволяют оценить эффективность существующих пневмококковых вакцин в отношении инвазивных форм пневмококковых инфекций и предоставляют информацию для расширения возможностей основанных на ПЦР способов серотипирования.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по фундаментальной медицине , автор научной работы — Миронов Константин Олегович, Корчагин Виталий Иванович, Михайлова Юлия Владимировна, Янушевич Юрий Григорьевич, Шеленков Андрей Александрович

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

CHARACTERIZATION OF STREPTOCOCCUS PNEUMONIAE STRAINS CAUSING INVASIVE INFECTIONS USING WHOLE-GENOME SEQUENCING

Purpose: antigenic and genetic characterization of Streptococcus pneumoniae strains isolated from patients with invasive forms of pneumococcal infection using whole-genome sequencing. Materials and Methods. The study was performed on 46 S. pneumoniae strains isolated during the PEHASus multicenter studies in 2015-2018. Sequencing was performed using Illumina protocols and equipment. The SPAdes, SeroBA, PneumoCaT software were used for data processing, as well as BIGSdb software (PubMLST.org). Results and Discussion. Whole-genome sequences of strains were obtained; the information was entered into the PubMLST database (id: 51080-51125). Ten (21%) strains were found to have serotype 3. Five (11%) strains belonged to serotype 19F and five to serogroup 6; two of them belonged to serotype 6A; one strain had 6B and 1 had 6BE serotype; 1 strain showed discordant result (6A or 6BE). Serotype 15B was identified in 3 (6.5%) strains. Serotypes 7F, 8, 9V, 14, 22F, 23F and 28A were identified in two strains each; serotypes 1, 4, 9N, 10C, 12F, 18C, 35F, 37 and 38 were found once. The proportion of strains with serotypes included in PCV13 and PPV23 vaccines was 65% and 80%, respectively. 36 sequence types were found in strains; out of them, 6 sequence types were found for the first time. A dominant sequence type or clone complexes could not be identified using multilocus sequence typing except for serotype 3 strains. The inability to identify clonal complexes is in congruence with the previously obtained data on the absence of S. pneumoniae clones associated with pneumococcal meningitis in Russia. Conclusion. The information about serotypes of S. pneumoniae causing invasive infections together with epidemiologic data about strain sources and vaccination allows us to evaluate the effectiveness of pneumococcal vaccines and provide information for improving the PCR-based routine serotyping.

Текст научной работы на тему «ХАРАКТЕРИСТИКА ШТАММОВ STREPTOCOCCUS PNEUMONIAE, ВЫДЕЛЕННЫХ ОТ БОЛЬНЫХ ИНВАЗИВНЫМИ ПНЕВМОКОККОВЫМИ ИНФЕКЦИЯМИ, С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ВЫСОКОПРОИЗВОДИТЕЛЬНОГО СЕКВЕНИРОВАНИЯ»

ORIGINAL RESEARCHES

ОРИГИНАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

© Миронов К.О., Корчагин В.И., Михайлова Ю.В., Янушевич Ю.Г.,

Шеленков А.А., Чагарян А.Н., Иванчик Н.В., Козлов Р.С., Акимкин В.Г., 2020 ^ Check for UpdcütGS

Характеристика штаммов Streptococcus pneumoniae, выделенных от больных инвазивными пневмококковыми инфекциями, с использованием высокопроизводительного секвенирования

Миронов К.О.Ш, Корчагин В.И.1, Михайлова Ю.В.1, Янушевич Ю.Г.1, Шеленков А.А.1, Чагарян А.Н.2, Иванчик Н.В.2, Козлов Р.С.2, Акимкин В.Г.1

1ФБУН «Центральный НИИ Эпидемиологии» Роспотребнадзора, 111123, Москва, Россия;

2НИИ антимикробной химиотерапии ФГБОУ ВО «Смоленский государственный медицинский университет»

Минздрава России, 214019, Смоленск, Россия

Цель работы — характеристика антигенных и генетических свойств штаммов Streptococcus pneumoniae, выделенных от больных инвазивными формами пневмококковой инфекции, на основании данных высокопроизводительного секвенирования.

Материалы и методы. Исследовано 46 штаммов S. pneumoniae, выделенных при проведении многоцентровых исследований «ПеГАС» в течение 2015-2018 гг. Секвенирование проводилось с использованием реагентов и оборудования фирмы «Illumina». При обработке данных использовались программы «SPAdes» (Россия), «SeroBA» и «PneumoCaT», а также программные возможности PubMLST.org. Результаты и обсуждение. Определены полногеномные последовательности штаммов, информация внесена в базу данных PubMLST (id: 51080-51125). У 10 (21%) штаммов найден серотип 3. По 5 (11%) штаммов принадлежали к серотипу 19F и серогруппе 6, из которых у 2 определен серотип 6A, по 1 — 6B и 6BE, у 1 был дискордантный результат (6А или 6BE). У 3 (6,5%) штаммов найден серотип 15B. Двукратно обнаружены серотипы 7F, 8, 9V, 14, 22F, 23F и 28A, однократно — 1, 4, 9N, 10C, 12F, 18C, 35F, 37 и 38. Доля штаммов с серотипами, входящими в состав PCV13, составляет 65%, в состав PPV23 — 80%. У штаммов установлено 36 сиквенс-типов, из которых 6 — впервые. Мультилокусное секвенирование-типирование не позволяет выявить преобладающий сиквенс-тип или определить клональные комплексы, за исключением штаммов серотипа 3. Невозможность обозначить клональные комплексы согласуется с полученными ранее данными об отсутствии выраженной клональной структуры S. pneumoniae, ассоциированных с пневмококковыми менингитами на территории России.

Заключение. С учетом эпидемиологических данных об источниках штаммов и информации о прививочном статусе полученные результаты позволяют оценить эффективность существующих пневмококковых вакцин в отношении инвазивных форм пневмококковых инфекций и предоставляют информацию для расширения возможностей основанных на ПЦР способов серотипирования.

Ключевые слова: Streptococcus pneumoniae; инвазивные пневмококковые инфекции; высокопроизводительное секвенирование; серотипирование; мультилокусное секвенирование-типирование.

Источник финансирования. Авторы заявляют об отсутствии финансирования при проведении исследования.

Конфликт интересов. Авторы декларируют отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов, связанных с публикацией настоящей статьи.

Для цитирования: Миронов К.О., Корчагин В.И., Михайлова Ю.В., Янушевич Ю.Г., Шеленков А.А., Чагарян А.Н., Иванчик Н.В., Козлов Р.С., Акимкин В.Г. Характеристика штаммов Streptococcus рneumoniae, выделенных от больных инвазивными пневмококковыми инфекциями, с использованием высокопроизводительного секвенирования. Журнал микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии. 2020; 97(2): 113-118.

DOI: https://doi.org/10.36233/0372-9311-2020-97-2-113-118

Поступила 20.02.2020 Принята в печать 27.02.2020

ОРИГИНАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

Characterization of Streptococcus Pneumoniae Strains Causing Invasive Infections Using Whole-Genome Sequencing

Konstantin O. Mironov1H, Vitaly I. Korchagin1, Yuliya V. Mikhailova1, Yurii G. Yanushevich1, Andrey A. Shelenkov1, Aida N. Chagaryan2, Natali V. Ivanchik2, Roman S. Kozlov2, Vasily G. Akimkin1

1Central Research Institute of Epidemiology, 111123, Moscow, Russia;

institute of Antimicrobial Chemotherapy, Smolensk State Medical University, 214019, Smolensk, Russia

Purpose: antigenic and genetic characterization of Streptococcus pneumoniae strains isolated from patients with invasive forms of pneumococcal infection using whole-genome sequencing.

Materials and Methods. The study was performed on 46 S. pneumoniae strains isolated during the PEHASus multicenter studies in 2015-2018. Sequencing was performed using Illumina protocols and equipment. The SPAdes, SeroBA, PneumoCaT software were used for data processing, as well as BIGSdb software (PubMLST.org). Results and Discussion. Whole-genome sequences of strains were obtained; the information was entered into the PubMLST database (id: 51080-51125). Ten (21%) strains were found to have serotype 3. Five (11%) strains belonged to serotype 19F and five to serogroup 6; two of them belonged to serotype 6A; one strain had 6B and 1 had 6BE serotype; 1 strain showed discordant result (6A or 6BE). Serotype 15B was identified in 3 (6.5%) strains. Serotypes 7F, 8, 9V, 14, 22F, 23F and 28A were identified in two strains each; serotypes 1, 4, 9N, 10C, 12F, 18C, 35F, 37 and 38 were found once. The proportion of strains with serotypes included in PCV13 and PPV23 vaccines was 65% and 80%, respectively. 36 sequence types were found in strains; out of them, 6 sequence types were found for the first time. A dominant sequence type or clone complexes could not be identified using multilocus sequence typing except for serotype 3 strains. The inability to identify clonal complexes is in congruence with the previously obtained data on the absence of S. pneumoniae clones associated with pneumococcal meningitis in Russia.

Conclusion. The information about serotypes of S. pneumoniae causing invasive infections together with epidemiologic data about strain sources and vaccination allows us to evaluate the effectiveness of pneumococcal vaccines and provide information for improving the PCR-based routine serotyping.

Keywords: Streptococcus pneumoniae; invasive pneumococcal infection; high-throughput sequencing; serotyping; multilocus sequence typing; whole genome sequencing.

Acknowledgments. The study had no sponsorship.

Conflict of interest. The authors declare no apparent or potential conflicts of interest related to the publication of this article.

For citation: Mironov K.O., Korchagin V.I., Mikhailova Y.V., Yanushevich Y.G., Shelenkov A.A., Chagaryan A.N., Ivanchik N.V., Kozlov R.S., Akimkin V.G. Characterization of Streptococcus pneumoniae strains causing invasive infections using whole-genome sequencing. Journal of microbiology, epidemiology and immunobiology = Zhurnal mikrobiologii, epidemiologii i immunobiologii. 2020; 97(2): 113-118. (In Russ.).

DOI: https://doi.org/10.36233/0372-9311-2020-97-2-113-118

Received 20 February 2020 Accepted 27 February 2020

Введение

Бактерии вида Streptococcus pneumoniae являются возбудителями пневмококковых инфекций (ПИ), которые подразделяют на неинвазивные и инвазивные [1]. Наиболее часто диагностируемые инвазивные формы ПИ — гнойный бактериальный менингит, бактериемическая пневмония и сепсис. Распространенными способами внутривидовой характеристики S. pneumoniae являются антигенная характеристика полисахарида капсулы — определение серогрупп или серотипов, которых описано более 90, и генетическая характеристика с помощью мультилокусного секвенирования-типирования (МЛСТ) [2, 3]. Диагностика инвазивных ПИ и характеристика вызвавших их возбудителей является не только актуальной клинической задачей, направленной на выбор тактики лечения, но и важным элементом эпидемиологического надзора, позволяю-

щим охарактеризовать вклад тех или иных возбудителей в структуру общей заболеваемости ПИ и осуществлять планирование профилактических мероприятий, основным из которых является вакцинация [1]. В настоящее время в России широкое применение получили 13-валентная конъюгированная пневмококковая вакцина (PCV13, «Превенар 13») и 23-валентная полисахаридная вакцина (PPV23, «Пневмовакс 23»).

Определение серотипов S. pneumoniae может быть проведено с применением серологических методов — реакции набухания капсулы или латекс-агглютинации, например с помощью факторных антисывороток или набора реагентов «Pneumotest-Latex» (Statens Serum Institut, Дания). Поскольку ну-клеотидные последовательности генов (cps-локус), кодирующих синтез и сборку капсульного полисахарида, известны [4], существует возможность

ORIGINAL RESEARCHES

определения серогрупп и серотипов методом ПЦР с праймерами для амплификации серотип-специ-фических мишеней в геноме S. pneumoniae. В частности, широко распространены подходы, рекомендованные Центрами по контролю и профилактике заболеваний США [5] для определения 40 серо-тип-специфических мишеней, в основе которых — работа R. Pai и соавт. [6]. В ЦНИИ Эпидемиологии разработана и применяется 4-плексная методика для определения 16 серотипов с помощью ПЦР в режиме реального времени (методика включает все серотипы, входящие в PCV13) [7]. Полученные проспективные данные о серогрупповом составе возбудителей также могут определять тактику лабораторных исследований, направленных на установку антигенных особенностей возбудителей отдельных форм ПИ, циркулирующих в текущий момент времени.

Микробиологический мониторинг штаммов, вызывающих различные формы ПИ, с помощью метода МЛСТ является важной практической задачей, направленной на определение генетических особенностей циркулирующих штаммов и своевременное выявление резистентных возбудителей или штаммов с повышенными вирулентными свойствами, возникающих в результате рекомбинационных процессов или импортируемых, с целью мониторинга их распространения [2]. Основным преимуществом МЛСТ перед другими молекулярно-биологическими методами типирования является возможность объединения данных через интернет-ресурс PubMLST.org [3].

Использование серологических и основанных на ПЦР методов не всегда позволяет охарактеризовать все многообразие существующих возбудителей ПИ, вынужденных постоянно адаптироваться под давлением популяционного иммунитета. В то же время полногеномный анализ дает возможность получать исчерпывающие данные об антигенных и генетических свойствах возбудителей, которые в том числе могут быть использованы при разработке и совершенствовании существующих основанных на ПЦР подходов для определения серотипов. В связи с этим цель данной работы заключалась в характеристике антигенных и генетических свойств штаммов S. pneumoniae, ассоциированных с инва-зивными формами ПИ, на основании данных высокопроизводительного секвенирования.

Материалы и методы

Использовано 46 штаммов S. pneumoniae, выделенных из крови (n = 10) и спинномозговой жидкости (n = 36) больных инвазивными формами ПИ при проведении многоцентровых исследований «ПеГАС» [8] в 2015-2018 гг. Транспортировка штаммов в центральную лабораторию (НИИ антимикробной химиотерапии ФГБОУ ВО СГМУ Минздрава России) осуществлялась на среде Дорсе.

В центральной лаборатории проводилась видовая идентификация штаммов. Штаммы высевались на кровяной агар «BioMedia» (Россия), их идентификация микробиологическими методами (учет морфологии колоний, наличие а-гемолиза, результат отрицательной каталазной реакции, определение чувствительности к оптохину) подтверждалась в реакции латекс-агглютинации с использованием набора «Slidex Pneumo-Kit» («bioMerieux»). Для видовой идентификации штаммов также применялся метод времяпролетной масс-спектрометрии с использованием реагентов и оборудования фирмы «Bruker Daltonics». Все штаммы хранили в пробирках с триптиказо-соевым бульоном («bioMerieux») с добавлением 30% стерильного глицерина («Sigma») при -70°С.

ДНК выделяли с использованием набора «DNeasy Blood & Tissue Kits» («Qiaqen»). Секвени-рование проводили в отделе молекулярной диагностики и эпидемиологии ФБУН «ЦНИИ Эпидемиологии». Концентрацию полученных образцов ДНК измеряли на приборе «Qubit 4.0» с помощью «Qubit dsDNA HS Assay Kit» («Thermo Fisher Scientific»), для пробоподготовки использовали 40 нг геномной ДНК. Пробоподготовку проводили по протоколу «Nextera» («Illumina»). Индексированные полногеномные библиотеки пулировались в эквимолярном соотношении, пулы очищались и отбирались по длине с помощью «SpeedBeads Magnetic Carboxy-late Modified Particles» («GE Healthcare»). Качество пулов проверяли с помощью «High Sensitivity DNA Kit» («Agilent»). Высокопроизводительное секвени-рование осуществляли на приборе «HiSeq 1500» с использованием наборов «HiSeq PE Rapid Cluster Kit v2» и «HiSeq Rapid SBS Kit v2» («Illumina»).

Сборку полногеномных нуклеотидных последовательностей проводили с использованием программы «SPAdes» версии 3.13 (Россия) [9]. Для определения серотипов S. pneumoniae использовали программы «SeroBA» [10] и «PneumoCaT» [11]. Обозначение аллелей и сиквенс-типов проведено в соответствии со схемой МЛСТ для бактерий вида S. pneumoniae [2]. При обработке результатов секве-нирования и МЛСТ использовались биоинформационные возможности интернет-ресурса PubMLST. org [3]. На момент окончания исследования база данных PubMLST [12] содержала результаты типирова-ния около 48 тыс. изолятов, включая более 14 тыс. полногеномных последовательностей S. pneumoniae, из которых 19 были получены при секвенировании российских изолятов, ассоциированных преимущественно с неинвазивными формами ПИ.

Результаты

Определены полногеномные нуклеотидные последовательности всех штаммов, включенных в исследование. Подробная информация о штаммах,

ОРИГИНАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

содержащая фенотипические характеристики: се-ротип, чувствительность к антибиотикам (для 38 штаммов) и данные об источнике (год, территория, возраст, форма ПИ), внесена в базу данных PubMLST [12]; штаммам присвоены номера (id): 51080-51125. База данных PubMLST также содержит информацию об оценке качества сборки полногеномных последовательностей (N50, L50, N90 и другие параметры) секвенированных штаммов.

В результате анализа полногеномных данных с использованием двух алгоритмов [10, 11] удалось определить серотиповую принадлежность всех изученных штаммов. У 10 (21%) штаммов установлен серотип 3. По 5 (11%) штаммов принадлежали се-ротипу 19F и серогруппе 6, из которых у 2 штаммов определен серотип 6A, по одному — 6B и 6BE и у одного (id-51089) — дискордантный результат: 6А или 6BE. У 3 (6,5%) штаммов выявлен серотип 15B. Двукратно найдены серотипы 7F, 8, 9V, 14, 22F, 23F и 28A, однократно — 1, 4, 9N, 10C, 12F, 18C, 35F, 37 и 38.

Для всех штаммов проведено обозначение 7 аллелей и определены сиквенс-типы [2]. Найдено 6 не описанных ранее сиквенс-типов: ST-15247-15250 (образованы не встречавшимися ранее комбинациями аллелей), ST-15251 и ST-15252 (содержат в аллельном профиле впервые найденные аллели aroE-510 и xpt-924 соответственно).

Обсуждение

Используемые до настоящего времени в отечественной практике способы определения се-ротипов S. pneumoniae, ассоциированных с инва-зивными ПИ, основанные на применении серологических реакций, ПЦР или сочетаний обоих подходов, не позволяли проводить характеристику всех анализируемых штаммов или клинических образцов, содержащих ДНК инкапсулированных (cps-положительных) изолятов, в полном объеме. Это связано как с ограниченным набором используемых в методиках антител или серотип-специфических мишеней, так и с возможными ложноотрицательны-ми результатами, что не позволяет охарактеризовать все антигенное многообразие возбудителей, способных вызывать ПИ. Например, с использованием основанной на ПЦР методики [7] при характеристике 89 образцов спинномозговой жидкости от больных пневмококковым менингитом, выделенных в 20072010 гг. в Москве, удалось определить серотип в 79% случаев; в этом же исследовании применение дополнительных серотип-специфических мишеней с альтернативными праймерами [5, 6] не позволило качественно увеличить долю определяемых сероти-пов. При использовании той же методики для изучения 235 штаммов и биологических образцов, полученных от больных пневмококковым менингитом в 2010-2014 гг. на территории России, удалось оха-

рактеризовать почти такую же долю возбудителей — 76% [13]. Это примерно на 10% больше, чем доля штаммов, серотип которых удалось бы определить в данном исследовании: использование методики [7] позволило бы выявить серотип у 31 (67%) штамма.

Распределение и относительное соотношение серотипового состава циркулирующих возбудителей могут варьировать в зависимости от эпидемиологических особенностей, которые в том числе включают применение тех или иных поливалентных вакцин. Для штаммов, охарактеризованных в данном исследовании, доля случаев, обусловленных серотипами, входящими в состав PCV13, составляет 65%, в состав PPV23 — 80%. Уменьшение в 2015-2018 гг. доли случаев инвазивных ПИ, вызванных серотипами S. pneumoniae из состава PCV13, может быть связано с увеличением охвата вакцинацией и, возможно, с введением пневмококковой вакцины в календарь профилактических прививок в 2014 г. В то же время, несмотря на то что вакцины PCV13 и PPV23 содержат серотипы 3, 6 и 19F, среди охарактеризованных штаммов эти серотипы встречаются чаще других, как и в предыдущие годы [1, 13]. На особенность исследованной выборки также указывает относительно высокая доля штаммов с серотипом 15B и присутствие штаммов с серотипами 28А, 37 и 38, которые ранее не были ассоциированы с пневмококковыми менингитами на территории России.

С учетом эпидемиологических данных об источниках штаммов и информации о прививочном статусе полученные результаты позволяют оценить эффективность существующих пневмококковых вакцин в отношении инвазивных форм ПИ, а также диктуют необходимость расширения возможностей основанных на ПЦР способов определения сероти-пов [7] за счет использования дополнительных се-ротип-специфических мишеней, ориентированных главным образом на детекцию S. pneumoniae серо-типов 15B, 8, 22F и 12F.

В охарактеризованной выборке штаммов найдено 36 сиквенс-типов. Основанный на МЛСТ анализ не позволяет выявить преобладающий сиквенс-тип или определить клональные комплексы, за исключением штаммов серотипа 3, для которых характерно образование клонального комплекса, объединяющего сиквенс-типы ST-180 (5 штаммов), ST-505 (2 штамма) и ST-2049, ST-15250, ST-15251 (по 1 штамму). Сопоставление найденных сиквенс-типов с сиквенс-типами 108 изолятов, выделенных от больных пневмококковым менингитом на территории России в других исследованиях, данные о которых были опубликованы в PubMLST [12], демонстрирует присутствие в обеих выборках у штаммов с серотипом 3 сиквенс-типов ST-180 и ST-505, у штаммов других серотипов — сиквенс-типов ST-236, ST-239 и ST-1262, остальные сиквенс-типы не совпадали с найденными ранее. Невозможность

ORIGINAL RESEARCHES

обозначить клональные комплексы в охарактеризованной выборке штаммов, относительно высокая частота впервые обнаруженных сиквенс-типов (6 из 36) и несовпадение подавляющего большинства выявленных сиквенс-типов с найденными на наблюдаемой территории в предыдущие годы, согласуются с полученными ранее данными об отсутствии выраженной клональной структуры S. pneu-moniae, ассоциированных с пневмококковыми менингитами на территории России [1].

В целом результаты полногеномного секве-нирования позволяют получать исчерпывающую информацию об антигенных и генетических свойствах S. pneumoniae, циркулирующих в данный момент времени. Дальнейшее использование полногеномных данных должно быть направлено на анализ эволюционных процессов и генетических взаимоотношений охарактеризованных штаммов со штаммами, выделяемыми при других ПИ на основании МЛСТ, проведенного по «основному» геному (core genome), а также на анализ генетических факторов, определяющих устойчивость к антибиотикам и механизмы развития резистентности.

ЛИТЕРАТУРА

1. Покровский В.И., Творогова М.Г., Шипулин Г.А., ред. Молекулярная диагностика инфекционных болезней. М.: РИ-ПОЛ классик; 2018.

2. Enright M.C., Spratt B.G. A multilocus sequence typing scheme for Streptococcus pneumoniae: identification of clones associated with serious invasive disease. Microbiology. 1998; 144 (Pt. 11): 3049-60.

DOI: http://doi.org/10.1099/00221287-144-11-3049

3. Jolley K.A., Bray J.E., Maiden M.C.J. Open-access bacterial population genomics: BIGSdb software, the PubMLST.org website and their applications. Wellcome Open Res. 2018; 3: 124.

DOI: http://doi.org/10.12688/wellcomeopenres.14826.1

4. Bentley S.D., Aanensen D.M., Mavroidi A., Saunders D., Rab-binowitsch E., Collins M., et al. Genetic analysis of the capsular biosynthetic locus from all 90 pneumococcal serotypes. PLoS Genet. 2006; 2(3): e31.

DOI: http://doi.org/10.1371/journal.pgen.0020031

5. Conventional PCR deduction of 40 pneumococcal serotypes or serogroups. Available at: http://www.cdc.gov/streplab/pcr.html (Accessed 17.02.2020)

6. Pai R., Gertz R.E., Beall B. Sequential multiplex PCR approach for determining capsular serotypes of Streptococcus pneumo-niae isolates. J. Clin. Microbiol. 2006; 44(1): 124-31.

DOI: http://doi.org/10.1128/JCM.44.1.124-131.2006

7. Миронов К.О., Платонов А.Е., Дунаева Е.А., Кусева В.И., Шипулин Г.А. Методика ПЦР в режиме реального времени для определения серотипов Streptococcus pneumoniae. Журнал микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии. 2014; 91(1): 41-8.

8. Иванчик Н.В., Чагарян А.Н., Сухорукова М.В., Козлов Р.С., Дехнич А.В., Кречикова О.И. и др. Антибиотикорезистент-ность клинических штаммов Streptococcus pneumoniae в России: результаты многоцентрового эпидемиологического исследования «ПеГАС 2014-2017». Клиническая микробиология и антимикробная химиотерапия. 2019; 21(3): 230-37. DOI: http://doi.org/10.36488/cmac.2019.3.230-237

9. Bankevich A., Nurk S., Antipov D., Gurevich A.A., Dvorkin M., Kulikov A.S., et al. SPAdes: A new genome assembly algorithm

and its applications to single-cell sequencing. J. Comput. Biol. 2012; 19(5): 455-77.

DOI: http://doi.org/10.1089/cmb.2012.0021

10. Epping L., van Tonder A.J., Gladstone R.A., Bentley S.D., Page A.J., Keane J.A. The Global Pneumococcal Sequencing Consortium. SeroBA: rapid high-throughput serotyping of Streptococcus pneumoniae from whole genome sequence data. Microb. Genom. 2018; 4(7): e000186.

DOI: http://doi.org/10.1099/mgen.0.000186

11. Kapatai G., Sheppard C.L., Al-Shahib A., Litt D.J., Underwood A.P., Harrison T.G., et al. Whole genome sequencing of Streptococcus pneumoniae : development, evaluation and verification of targets for serogroup and serotype prediction using an automated pipeline. PeerJ. 2016; 4: e2477.

DOI: http://doi.org/10.7717/peerj.2477

12. Streptococcus pneumoniae MLST Databases. Available at: https://pubmlst.org/spneumoniae/ (Accessed 17.02.2020)

13. Белошицкий Г.В., Королева И.С., Королева М.А. Серотипо-вой пейзаж пневмококков, выделенных при пневмококковом менингите в Российской Федерации. Эпидемиология и вакцинопрофилактика. 2015; 14(2): 19-25.

REFERENCES

1. Pokrovskiy V.I., Tvorogova M.G., Shipulin G.A., eds. Molecular Diagnostics of Infectious Diseases [Molekulyarnaya diag-nostika infektsionnykh bolezney]. Moscow: RIPOL klassic; 2018. (in Russian)

2. Enright M.C., Spratt B.G. A multilocus sequence typing scheme for Streptococcus pneumoniae: identification of clones associated with serious invasive disease. Microbiology. 1998; 144(Pt. 11): 3049-60.

DOI: http://doi.org/10.1099/00221287-144-11-3049

3. Jolley K.A., Bray J.E., Maiden M.C.J. Open-access bacterial population genomics: BIGSdb software, the PubMLST.org website and their applications. Wellcome Open Res. 2018; 3: 124.

DOI: http://doi.org/10.12688/wellcomeopenres.14826.1

4. Bentley S.D., Aanensen D.M., Mavroidi A., Saunders D., Rab-binowitsch E., Collins M., et al. Genetic analysis of the capsular biosynthetic locus from all 90 pneumococcal serotypes. PLoS Genet. 2006; 2(3): e31.

DOI: http://doi.org/10.1371/journal.pgen.0020031

5. Conventional PCR deduction of 40 pneumococcal serotypes or serogroups. Available at: http://www.cdc.gov/streplab/pcr.html (Accessed 17.02.2020)

6. Pai R., Gertz R.E., Beall B. Sequential multiplex PCR approach for determining capsular serotypes of Streptococcus pneumo niae isolates. J. Clin. Microbiol. 2006; 44(1): 124-31.

DOI: http://doi.org/10.1128/JCM.44.1.124-131.2006

7. Mironov K.O., Platonov A.E., Dunaeva E.A., Kuseva V.I., Shipulin G.A. Real-time PCR procedure for determination of Streptococcus pneumoniae serotypes. Zhurnal mikrobiologii, epidemiologii i immunobiologii. 2014; 91(1): 41-8. (in Russian)

8. Ivanchik N.V., Chagaryan A.N., Sukhorukova M.V., Koz-lov R.S., Dekhnich A.V., Krechikova O.I., et al. Antimicrobial resistance of clinical Streptococcus pneumoniae isolates in Russia: the results of multicenter epidemiological study «PEHASus 2014-2017». Klinicheskaya mikrobiologiya i antimikrobnaya khimioterapiya. 2019; 21(3): 230-37.

DOI: http://doi.org/10.36488/cmac.2019.3.230-237 (in Russian)

9. Bankevich A., Nurk S., Antipov D., Gurevich A.A., Dvorkin M., Kulikov A.S., et al. SPAdes: A new genome assembly algorithm and its applications to single-cell sequencing. J. Comput. Biol. 2012; 19(5): 455-77.

DOI: http://doi.org/10.1089/cmb.2012.0021 10. Epping L., van Tonder A.J., Gladstone R.A., Bentley S.D., Page A.J., Keane J.A. The Global Pneumococcal Sequencing

ОРИГИНАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

Consortium. SeroBA: rapid high-throughput serotyping of Streptococcus pneumoniae from whole genome sequence data. Microb. Genom. 2018; 4(7): e000186. DOI: http://doi.org/10.1099/mgen.0.000186 11. Kapatai G., Sheppard C.L., Al-Shahib A., Litt D.J., Underwood A.P., Harrison T.G., et al. Whole genome sequencing of Streptococcus pneumoniae : development, evaluation and verification of targets for serogroup and serotype prediction using an

Информация об авторах:

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Миронов Константин Олеговичм — д.м.н., рук. научной группы разработки новых методов выявления генетических полиморфизмов ФБУН «ЦНИИ Эпидемиологии», 111123, Москва, Россия.

ORCID ID: https://orcid.org/0000-0001-8207-9215. E-mail: [email protected]

Корчагин Виталий Иванович — к.б.н., н.с. научной группы разработки новых методов выявления генетических полиморфизмов ФБУН «ЦНИИ Эпидемиологии», 111123, Москва, Россия.

ORCID ID: https://orcid.org/0000-0003-2264-6294

Михайлова Юлия Владимировна — к.б.н., руководитель научной

группы новых технологий молекулярного анализа ФБУН

«ЦНИИ Эпидемиологии», 111123, Москва, Россия.

ORCID ID: https://orcid.org/0000-0002-5646-538X

Янушевич Юрий Гоигорьевич — н.с. научной группы

новых технологий молекулярного анализа ФБУН

«ЦНИИ Эпидемиологии», 111123, Москва, Россия.

ORCID ID: https://orcid.org/0000-0001-9061-752X

Шеленков Андрей Александрович — к.ф.-м.н., н.с. научной

группы новых технологий молекулярного анализа ФБУН

«ЦНИИ Эпидемиологии», 111123, Москва, Россия.

ORCID ID: https://orcid.org/0000-0002-7409-077X

Чагарян Аида Нуримановна — к.б.н., н.с. лаборатории

молекулярной диагностики НИИ антимикробной

химиотерапии ФГБОУ ВО СГМУ, 214019, Смоленск, Россия.

ORCID ID: https://orcid.org/0000-0001-9195-8764

Иванчик Натали Владимировна — к.м.н., н.с. лаборатории

антибиотикорезистентности НИИ антимикробной химиотерапии

ФГБОУ ВО СГМУ, 214019, Смоленск, Россия.

ORCID ID: https://orcid.org/0000-0002-9392-0732

Козлов Роман Сергеевич — д.м.н., проф., директор

НИИ антимикробной химиотерапии ФГБОУ ВО СГМУ,

214019, Смоленск, Россия.

ORCID ID: https://orcid.org/0000-0001-8728-1113

Акимкин Василий Геннадьевич — д.м.н., проф., акад. РАН,

директор ФБУН «ЦНИИ Эпидемиологии», 111123, Москва,

Россия.

ORCID ID: https://orcid.org/0000-0001-8139-0247

Участие авторов: все авторы сделали эквивалентный вклад в подготовку публикации.

automated pipeline. PeerJ. 2016; 4: e2477. DOI: http://doi.org/10.7717/peerj.2477

12. Streptococcus pneumoniae MLST Databases. Available at: https://pubmlst.org/spneumoniae/ (Accessed 17.02.2020)

13. Beloshitskiy G.V., Koroleva I.S., Koroleva M.A. Landscape of serotypes pneumococcus isolate with pneumococcal meningitis in the Russian Federation. Epidemiologiya i vaktsinoprofilaktika. 2015; 14(2): 19-25. (in Russian)

Information about the authors:

Konstantin O. Mirono^ — Doct. Sci. (Med.), Head, Scientific group of developing new genetic polymorphisms detection methods, Central Research Institute for Epidemiology, 111123, Moscow, Russia.

ORCID ID: https://orcid.org/0000-0001-8207-9215. E-mail: [email protected]

Vitaly I. Korchagin — PhD (Biol.), researcher, Scientific group of developing new genetic polymorphisms detection methods, Central Research Institute for Epidemiology, 111123, Moscow, Russia. ORCID ID: https://orcid.org/0000-0003-2264-6294 Yuliya V. Mikhailova — PhD (Biol.), Head, Scientific group of novel techniques for molecular analysis, Central Research Institute for Epidemiology, 111123, Moscow, Russia. ORCID ID: https://orcid.org/0000-0002-5646-538X

Yurii G. Yanushevich — researcher, Scientific group of novel techniques for molecular analysis, Central Research Institute for Epidemiology, 111123, Moscow, Russia. ORCID ID: https://orcid.org/0000-0001-9061-752X

AndreyA. Shelenkov — PhD (Phys.-Math.), researcher, Scientific

group of novel techniques for molecular analysis, Central Research

Institute for Epidemiology, 111123, Moscow, Russia.

ORCID ID: https://orcid.org/0000-0002-7409-077X

Aida N. Chagaryan — PhD (Biol.), researcher, Molecular diagnostics

laboratory, Institute of Antimicrobial Chemotherapy, Smolensk State

Medical University, 214019, Smolensk, Russia.

ORCID ID: https://orcid.org/0000-0001-9195-8764

Natali V. Ivanchik — PhD (Med.), researcher, Antibiotic resistance

laboratory, Institute of Antimicrobial Chemotherapy, Smolensk State

Medical University, 214019, Smolensk, Russia.

ORCID ID: https://orcid.org/0000-0002-9392-0732

Roman S. Kozlov — Doct. Sci. (Med.), Prof., Director, Institute of

Antimicrobial Chemotherapy, Smolensk State Medical University,

214019, Smolensk, Russia.

ORCID ID: https://orcid.org/0000-0001-8728-1113

Vasily G. Akimkin — Doct. Sci. (Med.), Prof., Academician of the Russian Academy of Sciences, Director, Central Research Institute for Epidemiology, 111123, Moscow, Russia. ORCID ID: https://orcid.org/0000-0001-8139-0247

Contribution: the authors contributed equally to this article.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.