Исследователи выявили редкие генетические маркеры лекарственно-резистентного туберкулезаИсследователи выявили редкие генетические маркеры лекарственно-резистентного туберкулеза
Для многих туберкулез может показаться болезнью ушедшей эпохи, но он по-прежнему уносит более миллиона жизней каждый год.
И проблема усугубляется, поскольку Mycobacterium tuberculosis продолжает развивать резистентность к антибиотикам, используемым для лечения этого заболевания. Недавно исследователи из Университета Сан-Диего выявили редкие генетические маркеры туберкулеза, которые могут улучшить раннее выявление резистентных к антибиотикам штаммов возбудителя, помогая предотвратить их распространение.
Чтобы проверить, есть ли у человека штамм туберкулеза, который больше не реагирует на стандартное лечение, врачи отбирают образцы мокроты из дыхательных путей и исследуют их на чувствительность к антибиотикам. "Но поскольку возбудитель туберкулеза растет медленно, на это уходят недели", - говорит руководитель исследования Фарамарз Валафар. "За эти недели пациент распространяет туберкулез, который может быть резистентным к антибиотикам".
Молекулярные средства диагностики работают гораздо быстрее, они находят распространенные генетические маркеры резистентности к антибиотикам и позволяют проводить более своевременное лечение. Но штаммы туберкулеза с редкими механизмами резистентности все еще ускользают от молекулярного обнаружения.
"У них нет общих генетических маркеров, но они резистентны, - говорит Валафар. Это приводит к тому, что врачи ошибочно полагают, что стандартные противотуберкулезные препараты уничтожат бактерии. "И тогда пациенту назначают неправильные медикаменты, и он продолжает инфицировать других в течение недель, а иногда и месяцев, прежде чем поймет, что эти препараты не работают. Поэтому мы очень хотим предотвратить это".
Поэтому лаборатория Валафара начала поиск редких генетических мутаций, связанных с резистентностью. Исследователи получили образцы M. tuberculosis из семи разных стран, где распространена резистентность к антибиотикам. Культивирование образцов показало, что некоторые из них действительно были резистентны к препаратам, несмотря на то, что молекулярная диагностика не смогла их обнаружить. "Сначала мы убедились, что у них нет известных маркеров, а затем начали искать, какие еще мутации проявляются исключительно в этих необъяснимо резистентных изолятах", - рассказывает Валафар.
Исследователи выявили один комплекс редких генетических мутаций, которые могут блокировать распространенный противотуберкулезный препарат канамицин от вмешательства в способность возбудителя синтезировать необходимые ему белки, делая его безвредным для возбудителя. Другой ряд мутаций может сделать то же самое с противотуберкулезным препаратом капреомицином. Исследование опубликовано в журнале Antimicrobial Agents and Chemotherapy.
"В этой статье определены потенциальные маркеры; впереди - подтверждающая работа по отбору маркеров для следующего поколения более совершенных платформ молекулярной диагностики", - говорит Валафар. По его словам, учитывая эволюцию резистентности к антибиотикам, молекулярную диагностику необходимо будет часто обновлять и адаптировать к различным регионам мира, где распространена резистентность к антибиотикам при туберкулезе.
"Практика поиска таких необъяснимых случаев, транспортировка образов, секвенирование - это большой и дорогостоящий проект, но его необходимо осуществить, чтобы найти эти редкие случаи, с тем чтобы они не остались незамеченными и не распространялись, вызывая еще большую антибиотикорезистентность, которая просто остается необнаруженной".
По приблизительным оценкам, около четверти населения мира инфицировано туберкулезом, который имеет две фазы: латентную и активную. Большинство людей остаются в латентной фазе, потому что иммунная система организма держит бактериальную нагрузку под контролем. Они остаются без симптомов и не заразны. Около 10% таких инфекций переходят в активную форму туберкулеза. "Это очень важная проблема здравоохранения", - говорит Валафар. " Опасение заключается в том, что другие легочные инфекции, такие как COVID, могут перегрузить иммунную систему и спровоцировать переход ТБ в активную фазу. Если это произойдет, туберкулез станет большой проблемой и в западном мире. Мы уже видели это на примере коинфекции ВИЧ. Несмотря на то, что ВИЧ не является легочным заболеванием, поскольку он ослабляет иммунную систему, это приводит к активизации ТБ. Большинство пациентов с ВИЧ умирают от ТБ, а не от ВИЧ".
До разработки эффективной вакцины против ТБ, улучшение молекулярной диагностики для выявления резистентности к антибиотикам имеет важное значение для контроля заболеваемости. С этой целью лаборатория Валафара недавно получила грант на секвенирование резистентного к лекарствам ТБ из инфицированной легочной ткани. "Мы надеемся это позволит преодолеть некоторые барьеры, с которыми сталкивается сообщество исследователей туберкулеза", - сказал он.
Derek Conkle-Gutierrez et al. Распределение распространенных и редких генетических маркеров резистентности к препаратам второго ряда у Mycobacterium tuberculosis, выявленное в ходе исследования геномных ассоциаций (аннотация).
Известно, что точечные мутации в гене rrs и промоторе eis вызывают устойчивость к инъекционным препаратам второго ряда (SLID) - амикацину (AMK), капреомицину (CAP) и канамицину (KAN). Хотя мутации в этих канонических генах обусловливают большинство случаев резистентности к SLID, альтернативные механизмы резистентности не являются редкостью и угрожают принятию эффективных решений о лечении при использовании традиционной молекулярной диагностики.
Нами было изучено 1 184 клинических изолята Mycobacterium tuberculosis из 7 стран на наличие геномных маркеров, ассоциированных с фенотипической резистентностью. Маркеры rrs:A1401G и rrs:G1484T были ассоциированы с резистентностью ко всем трем SLID, а три известных маркера в промоторе eis (eis:G-10A, eis:C-12T и eis:C-14T) были аналогично ассоциированы с резистентностью к канамицину (KAN-R). Среди 325, 324 и 270 изолятов AMK-R, CAP-R и KAN-R, 274 (84,3%), 250 (77,2%) и 249 (92,3%) были носителями канонических мутаций, соответственно. Тринадцать изолятов имели более одной канонической мутации. Канонические мутации не были причиной 103 фенотипически резистентных изолятов.
Исследование геномных ассоциаций выявило три гена и промотора с мутациями, которые в совокупности были связаны с необъяснимой резистентностью по крайней мере к одному SLID. Наш анализ связал мутации 5′-нетранслируемой области гена whiB7 с резистентностью к KAN, что подтверждает клиническую значимость этого ранее продемонстрированного механизма резистентности к KAN.
Мы также приводим доказательства новой ассоциации резистентности к CAP с промотором оперона Rv2680-Rv2681, который кодирует экзорибонуклеазу, которая может влиять на связывание CAP с рибосомой. Агрегирование мутаций по генам может дать дополнительную информацию и поэтому рекомендуется для выявления редких механизмов резистентности, когда отдельные мутации не обладают достаточной статистической достоверностью.
