Учeныe из Институтa oбщeй гeнeтики имeни Н. И. Вaвилoвa РAН и Мoскoвскoгo физикo-тexничeскoгo институтa сoздaли кaтaлoг мутaциoнныx измeнeний в вызывaющиx туберкулез генах микобактерий. Эти гены кодируют белки, ответственные за преодоление иммунного ответа у человека. Статья опубликована в журнале Genome Biology and Evolution.
По данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), туберкулез остается одним из самых опасных инфекционных заболеваний человека, ежегодно уносящим более 1,8 миллионов жизней во всем мире. Он вызывается микобактериями из группы Mycobacterium tuberculosis, или иначе — палочками Коха. Наиболее уязвимы для этой болезни люди с ВИЧ-инфекцией или другими иммунодефицитными состояниями. Микобактерия туберкулеза стала намного устойчивее как ко внешней среде, так и к антибиотикам, которые раньше эффективно лечили эту болезнь. Сейчас симптомы заболевания не так ярко выражены: человек может долгое время носить в себе туберкулезную палочку и заражать ею окружающих. Согласно статистике ВОЗ, треть населения нашей планеты — носители туберкулеза.
Ученые выявили набор из трех мутаций, которые могут позволить микобактерии быстро развиваться в организме людей с пониженным иммунитетом. Появление новых штаммов возбудителя туберкулеза требует новых подходов к лечению и предполагает разработку новых генно-инженерных вакцин, эффективных с точки зрения иммунного состояния конкретного пациента и особенностей вирулентности патогена.
Валерий Даниленко, заведующий отделом генетических основ биотехнологий ИОГен им. Н.И. Вавилова РАН, профессор кафедры биоинформатики Факультета медицинской и биологической физики МФТИ, отмечает: «Человечество пытается опередить болезнь с помощью новых препаратов и технологий для лечения, однако эта борьба тактически уже проиграна. За пятьдесят лет был создан только один новый антибиотик с новым механизмом действия. Он используется где-то два года. Но у микобактерий уже появились мутации устойчивости к данному антибиотику».
На данный момент исследователи выделяют семь-восемь основных линий (групп) микобактерий туберкулеза. Они отличаются друг от друга наличием мутаций в разных генах. Таких мутаций, или SNP (мутаций в конкретном гене за счет замены одного нуклеотида на другой), может быть от 300 до 1000 на геном, отличающих одну линию от другой. Если мутация происходит в важной части гена вирулентности, то белок, который этот ген кодирует, будет вызывать другую иммунную реакцию. За счет этого бактерия может преодолевать иммунитет человека к туберкулезу, выработанный благодаря прививанию в детском возрасте БЦЖ (противотуберкулезной вакциной). Ученые проследили распространение эпидемиологически опасной сублинии B0/N-90 на территории России и прилежащих европейских стран: Белоруссии, Молдавии, Швеции — среди уже секвенированных и охарактеризованных геномов.
Существующие сейчас методики лечения позволяют вылечить болезнь за год или два. Но могут появиться такие мутанты, которые будут быстро развиваться у некоторых категорий людей. Всем известно, как медики научились бороться с гриппом: каждый год формируется новый штамм с новой мутацией, под которую разрабатывается новая вакцина. Но у вируса гриппа всего несколько генов, а у микобактерии туберкулеза только генов вирулентности порядка трехсот, и во всех могут происходить мутации.
Валерий Даниленко:
«Мы нашли мутации, которые могут позволить бактерии хорошо развиваться в организме людей с пониженным иммунитетом. Теперь, как в случае с гриппом, мы предлагаем разработать вакцины, специфичные против определённых линий туберкулёза, на основе конкретных генов, выявленных при биоинформатическом анализе многих сотен секвенированных геномов, что поможет нащупать подход, позволяющий заранее препятствовать распространению опасных линий. Также мы разработали диагностики, которые помогают обнаружить такие линии».
