Молекулярная эпидемиология раскрывает тайны туберкулеза
В Институте эпидемиологии и микробиологии НЦ ПЗСРЧ в Иркутске проводятся уникальные исследования одного из самых опасных инфекционных заболеваний – туберкулеза.
Используя методы молекулярной биологии, ученые получают ценные данные, которые позволяют лучше понять природу этой коварной болезни и разработать новые подходы к ее диагностике и лечению.
Инновационный онлайн-сервис для врачей
Большое число летальных случаев от туберкулеза связано с распространением инфекции с множественной и широкой лекарственной устойчивостью (МЛУ/ШЛУ) к противотуберкулезным препаратам (ПТП). Для помощи в решении этой глобальной мировой проблемы – определения устойчивости штаммов туберкулеза к основному кругу антибиотиков – ученые центра разрабатывают бесплатный онлайн-сервис BSATool. Этот программный комплекс позволяет интерпретировать результаты генетического тестирования и определять лекарственную устойчивость патогенов быстро и точно.
“Создатель BSATool – Вячеслав Синьков – кандидат медицинских наук и руководитель группы геномных исследований Научного центра. Программа доступна всем пользователям интернета бесплатно. – рассказывает Олег Огарков – доктор медицинских наук и директор ИЭМ НЦ ПЗСРЧ. – После загрузки в программу последовательностей нуклеотидов – результатов секвенирования – она запускает их анализ, основывается при этом на международном каталоге мутаций Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ). В итоге выдается ответ: присутствует ли устойчивость к противотуберкулезным препаратам и каким именно”.
Преимущества BSATool: скорость анализа больших объемов информации и простота для конечного пользователя – врача. «Обычный стандартный анализ на определение лекарственной устойчивости штаммов туберкулеза сегодня занимает в больницах до 3-х месяцев. Пока туберкулезная палочка вырастет, пока ее посеют на чувствительность к разным препаратам… Программа же позволяет выполнить эту задачу максимум за сутки или двое. На основе этой информации врачи могут быстрее назначить или скорректировать процесс лечения», – поясняет эксперт.
В 2023 году ученые расширили функционал BSATool для создания возможности прогнозировать стойкость возбудителя туберкулеза к распространенным антибиотикам: рифампицину, бедаквилину, и изониазиду. А в планах на 2024 год – адаптация сервиса под измененный не так давно каталог мутаций ВОЗ и добавление возможности определения устойчивости к препаратам линезолид и деламанид.
Тайны микробиома в очагах туберкулеза
Еще одно направление работы коллектива ИЭМ НЦ ПЗСРЧ способно перевернуть понятие о происхождении туберкулеза.
Микробиологи НЦ изучают структуру, особенности строения, потенциал функций микробиоты в очагах туберкулеза в легких. Материал для исследований – уникальные образцы туберкулемы, которые были иссечены хирургическим путем. Их сравнивали с образцами здоровой легочной ткани пациентов с онкологией легких. «Участки “здоровой” ткани и творожистый некроз из туберкулем –уникальные объекты для исследования микробиома легких при туберкулезе.
Первые результаты исследований доказали: микробиота туберкулем в большинстве случаев состоит из возбудителя туберкулеза Mycobacterium tuberculosis. Однако часть образцов содержали другие микроорганизмы. По предположению ученых репродукция отличных от возбудителя бактерий в туберкулеме может негативно влиять на течение заьолевания.
«Было выдвинуто предположение, что трансформация «туберкулезной» гранулемы в «полимикробную» – один из видов негативного развития очага туберкулеза, – добавляет Елизавета Орлова – участник исследования, младший научный сотрудник лаборатории НЦ ПЗСРЧ. "Мы предположили, что триггер для разжижения казеума и возникновения распада в полости легкого – анаэробное размножение туберкулемы микроорганизмов, которые отличаются от возбудителя туберкулеза».
В настоящее время ученые продолжают исследования, моделируя взаимодействие бактерии M.bovis BCG (вакцинный штамм, аналог M.tuberculosis) с выделенными анаэробными бактериями из очагов туберкулеза. Это поможет выяснить, как такое близкое расположение скажется на микроорганизмах и иммунной системе человека.
В поисках генетических корней туберкулеза
Изучая геном возбудителя туберкулеза, ученые стремятся не только лучше понять природу современных штаммов этой опасной инфекции, но и заглянуть вглубь веков, открыв исторические пути ее распространения по планете. На протяжении многих лет в Институте занимаются молекулярной эпидемиологией и отслеживают циркуляцию основных генотипов туберкулезной палочки в Иркутской области, других регионах России, а также в Монголии. Накопленный опыт и обширные знания подтолкнули ученых к созданию практического инструмента для эпидемиологического надзора.
Сейчас в институте ведется разработка унифицированных наборов ПЦР для генотипирования возбудителя туберкулеза. Эти диагностические панели позволяют одновременно определить принадлежность штамма к одной из двух главных генетических линий – L2 (Beijing) или L4 (Euro-American), а также установить его конкретный вариант внутри этой линии. Разработка позволит проводить массовый скрининг штаммов возбудителя инфекции и вовремя отслеживать возможные эпидемии.
Комплексный подход к решению проблем
Исследования иркутских ученых показывают, что современная молекулярная микробиология может внести важный вклад в борьбу с туберкулезом – опасным социально значимым заболеванием, ежегодно уносящим жизни миллионов людей.
Применяя передовые методы секвенирования ДНК, геномного и филогенетического анализа, специалисты Института эпидемиологии и микробиологии получают ценные фундаментальные знания о природе, путях распространения и патогенезе туберкулезной инфекции. В то же время они активно работают над созданием практических инструментов для более эффективной диагностики, лечения и эпидемического контроля болезней.
