Исследователи из Университетского колледжа Дублина, Эдинбургского университета и Швейцарской высшей технической школы Цюриха выявили несколько ключевых генов и путей, участвующих в реакции крупного рогатого скота на Mycobacterium bovis (M. bovis), возбудителя туберкулеза у крупного рогатого скота. Результаты опубликованы в журнале Communications Biology.
Туберкулез крупного рогатого скота остается серьезной проблемой во многих странах мира, в том числе в Ирландии, а программы надзора и контроля ложатся значительным финансовым бременем на национальную казну.
В начале этой недели, 24 марта, отмечался Всемирный день борьбы с туберкулезом, и медицинские организации напомнили: человеческий туберкулез является самой продолжительной пандемией в мире, и каждый год регистрируется более 10 миллионов новых случаев заболевания.
При этом люди, особенно в странах глобального Юга, также страдают от зоонозного туберкулеза (zTB), который вызывается M. bovis, который передается напрямую от крупного рогатого скота или косвенно через зараженную пищу. По последним оценкам за 2019 год, более 140 000 новых случаев заболевания туберкулезом и более 11 000 случаев смерти связаны с zTB.
В ходе исследования был применен новый вычислительный анализ, который позволил выявить 115 генов, связанных с восприимчивостью к туберкулезу.
«В нашей статье описывается первое научное исследование, которое напрямую связывает генетическую изменчивость, лежащую в основе восприимчивости к туберкулезу крупного рогатого скота, с активностью отдельных генов. Важно то, что это указывает на будущие исследования по разработке новых диагностических средств и инструментов для разведения крупного рогатого скота с повышенной устойчивостью к болезням», — сказал профессор Имонн Гормли, директор лаборатории диагностики туберкулеза крупного рогатого скота в Школе ветеринарной медицины Калифорнийского университета в Сан-Диего и участник научной работы.
Новые данные могут помочь объяснить иммунологические реакции при туберкулезе у людей, поскольку на геномном уровне M. bovis практически (99,95%) идентичен Mycobacterium tuberculosis, основной причине этого заболевания у людей.
«Тесная эволюционная связь между возбудителями туберкулеза у крупного рогатого скота и человека, в сочетании со схожими иммунными реакциями хозяина, означает, что эти методы и результаты могут быть перенесены на наш вид. Во всем мире туберкулез представляет собой значительную проблему для здоровья людей и животных, с которой наиболее эффективно можно справиться с помощью стратегии «Единое здоровье», опирающейся на новые научные знания, полученные в ходе исследований среди людей, домашнего скота и других популяций животных», - сказал профессор Дэвид Макхью из Лаборатории геномики животных Школы сельского хозяйства и пищевых наук Калифорнийского университета в Сан-Диего.
Чтобы выяснить, как крупный рогатый скот реагирует на инфекцию M. bovis, исследователи проанализировали активность генов в крови инфицированного крупного рогатого скота, и объединили свои выводы с данными о последовательности генома, чтобы выявить тысячи геномных вариаций, которые влияют на функцию и поведение клеток.
Затем было проведено транскриптомное ассоциативное исследование (TWAS), объединившее эти данные с существующими наборами данных геномного ассоциативного исследования восприимчивости к туберкулезу КРС (GWAS). GWAS — это метод, который изучает генетические варианты у разных людей или животных, чтобы увидеть, связана ли какая-либо мутация с определенным признаком или заболеванием, и в этом контексте определяются те гены, которые связаны с восприимчивостью.
Этот мощный анализ позволил выявить несколько генов, роль которых в иммунном ответе на бактерии, вызывающие туберкулез.
«Наш анализ выявил в общей сложности 115 генов, связанных с восприимчивостью к заболеванию bTB у крупного рогатого скота, многие из которых были специфичными для породы (в исследовании рассматривалась голштинская порода) и экспрессии модели когорты, что отражает полигенность этого фенотипического признака. Мы установили, что ключевыми иммунными генами в ответе хозяина на M. tuberculosis и инфекцию M. bovis являются IFI16 и IFITM3. В совокупности наши результаты показывают, что отбор против основного альтернативного аллеля может иметь благоприятные эффекты для хозяина с точки зрения увеличения экспрессии IFITM3, что позволяет ему более эффективно очищать вторгшиеся M. bovis бациллы во время заболевания bTB за счет усиленного закисления фагосомы. Наши результаты показывают, что генетическая изменчивость, влияющая на первоначальный провоспалительный иммунный ответ на M. bovis, способствует заражению животных этой болезнью, поскольку они не способны эффективно избавиться от инфекции. Исследование также предоставляет важную новую информацию о клеточных и иммунологических путях, которые нарушаются и перепрограммируются этими инфекциями», - сказал Джон О`Грейди, аспирант и ведущий автор Лаборатории геномики животных Школы сельского хозяйства и пищевых наук Калифорнийского университета, участник научной работы.
Источник: University College Dublin.
Заглавное фото: Медведева Анна, AgroXXI.ru.
