Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), были опубликованы в журнале Scientific Data.
Генетический аудит вакцинных штаммов
В российской ветеринарной практике на протяжении нескольких десятилетий для специфической профилактики листериоза применяются живые аттенуированные (ослабленные) штаммы возбудителя. Механизм их действия основан на индукции стойкого иммунного ответа без развития клинической картины заболевания. Однако до последнего времени точные молекулярно-генетические различия между вакцинными вариантами и вирулентными полевыми изолятами оставались неизученными на геномном уровне.
Ученые из Саратовского государственного университета генетики, биотехнологии и инженерии имени Н.И. Вавилова (Саратов) и Всероссийского научно-исследовательского и технологического института биологической промышленности (Московская область) впервые сравнили генетические особенности штаммов AUF-2 и AUF-3, используемых в России в качестве вакцин, с геномами опасных вариантов возбудителя листериоза в полномгеномном секвенировании.
Ученые впервые расшифровали, аннотировали и проанализировали нуклеотидные последовательности ДНК двух основных производственных штаммов, используемых в России, — AUF-2 и AUF-3.
Молекулярные механизмы потери вирулентности
В ходе сравнительного биоинформатического анализа геномов штаммов AUF-2 и AUF-3 с референтными последовательностями диких высокопатогенных вариантов Listeria monocytogenes были выявлены ключевые структурные перестройки. Исследователи сфокусировались на оценке так называемых островов патогенности и отдельных генов, детерминирующих вирулентность микроорганизма.
Установлено, что в процессе длительного пассирования и селекции в лабораторных условиях геномы вакцинных штаммов претерпели точечные мутации, делеции и инсерции в регуляторных и структурных областях. Эти изменения затронули гены, отвечающие за синтез факторов межклеточного распространения, проникновения в эпителиальные клетки хозяина (интерналины) и преодоления иммунных барьеров. В результате данных мутаций штаммы AUF-2 и AUF-3 потеряли способность к системной инвазии и репликации в макроорганизме, но сохранили антигенную структуру, необходимую для распознавания иммунной системой животных.
Практическое значение для биопромышленности
Результаты проведенного исследования имеют фундаментальное значение для ветеринарной биотехнологии. Детальное картирование геномов AUF-2 и AUF-3 позволяет осуществлять строгий генетический контроль стабильности производственных штаммов, исключая риски реверсии вирулентности — возврата ослабленной бактерии к исходному патогенному состоянию.
Полученные данные послужат основой для направленного конструирования рекомбинантных и ассоциированных вакцин нового поколения, обеспечивающих биологическую безопасность животноводческих комплексов.
«Полученные результаты помогают лучше понять механизмы, из-за которых болезнетворные бактерии становятся "защитниками" и создают основу для дальнейшего совершенствования ветеринарных вакцин против листериоза. Исследование также важно для оценки безопасности существующих живых вакцин и разработки новых подходов к профилактике инфекций у сельскохозяйственных животных. В будущем мы планируем выяснить, какие именно субстанции ослабленных бактерий участвуют в выработке иммунитета у иммунизированных животных и как это происходит. Вполне вероятно, что, в случае удачи, мы сможем использовать наши знания для разработки вакцины нового поколения — эффективной, безопасной и удобной для применения в секторе животноводства. А, может быть, сможем "научить" иммунитет животных защищаться самостоятельно от этого опасного патогена. Ясно одно — полученные нами результаты важны для улучшения контроля заболеваемости листериозом, что, в конечном счете, важно для продовольственной безопасности нашей страны в целом», — рассказывает руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, Валентина Федорова, доктор медицинских наук, почетный работник науки и высоких технологий, профессор кафедры «Микробиология и биотехнология» Саратовского государственного университета генетики, биотехнологии и инженерии имени Н.И. Вавилова.
Источник: пресс-служба Российского научного фонда.
На фото: участники исследовательского коллектива. Источник: Валентина Федорова / Саратовский государственный университет генетики, биотехнологии и инженерии имени Н.И. Вавилова.
