AP09260668 Изучение генетического разнообразия вируса SARS-Cov-2 в Казахстане

SARS-CoV-2 — это РНК коронавирус, ответственный за пандемию тяжелого острого респираторного синдрома (COVID-19). РНК-вирусы характеризуются высокой скоростью мутаций, до миллиона раз превышающей таковую у их хозяев. Скорость мутации определяет эволюцию вирусов и изменчивость генома, тем самым позволяя вирусам преодолевать иммунитет хозяина и развивать лекарственную устойчивость. В связи с этим, получении новых актуальных полногеномных данных по вирусу SARS-Cov-2, анализ SNP геномов, циркулирующих в Казахстане, позволит лучше понять эволюционные изменения и распространение линий.

Актуальность

Вирус SARS-Cov-2 за три месяца после своего открытия достиг масштабов пандемии, а за 9 месяцев инфицировал более 30 миллионов и стал причиной смерти для более 1 миллиона человек. Для отслеживания генетических изменений и их влияние на вирулентность и устойчивость к терапии необходим постоянный мониторинг методом полногеномного секвенирования. Исполнители проекта в рамках инициативных исследований провели полногеномное секвенирование 53 образцов вируса SARS-Cov-2. В рамках данного проекта планируется улучшить протокол полногеномного секвенирования и провести секвенирование не менее 300 образцов. Анализ SNPгеномов, циркулирующих в Казахстане, позволит лучше понять эволюционные изменения и распространение линий.

Цель

Изучение генетического разнообразия вируса SARS-Cov-2 в Казахстане методом полногеномного секвенирования.

Ожидаемые результаты

В результате выполнения проекта будут получены новые данные о генетическом разнообразии вируса SARS-Cov-2 циркулирующего в Казахстане. Будет установлено распределение генотипов в разрезе географических регионов и периода отбора образцов. Эпидемиологические данные с подробным анамнезом истории болезни позволят выявить ассоциации генотипа и тяжести течения инфекции.

Результаты будут иметь огромное влияние в международной науке, так как появятся новые данные о генетическом разнообразии вируса SARS-Cov-2 в центрально-азиатском регионе. Полученные нуклеотидные последовательности полных геномов будут опубликованы в базах данных с открытым доступом, что позволит любому ученому использовать данные с указанием авторства. Целевыми потребителями результатов являются медицинские лаборатории, занимающиеся диагностикой и мониторингом особо опасных инфекций, государственные органы, осуществляющие контроль благополучия за данными инфекциями.

Руководитель проекта

Сытник Игорь Иванович, кандидат ветеринарных наук. Индекс Хирша по Scopus/WoS=3.https://orcid.org/0000-0002-3439-7021; https://www.scopus.com/authid/detail.uri?authorId=56736251700

Члены исследовательской группы

Шевцов Александр Борисович, кандидат биологических наук. Индекс Хирша по Scopus/WoS=5. http://orcid.org/0000-0002-0307-1053;

https://www.scopus.com/authid/detail.uri?authorId=57201604158

Муканов Касым Касенович, доктор ветеринарных наук, Индекс Хирша по Scopus/WoS=3.

http://www.researcherid.com/rid/N-4118-2017
http://orcid.org/0000-0002-0502-9238
http://www.scopus.com/authid/detail.url?authorId=56340590800.

Скиба Юрий Александрович, кандидат биологических наук, Индекс Хирша: 6. Суммарно – 80 цитирований. Scopus ID: 56677594900. WoS ID: H-6528-2017.

http://orcid.org/0000-0003-4895-1473.

https://www.scopus.com/authid/detail.uri?authorId=56677594900

https://publons.com/researcher/2111048/yuriy-a-skiba

Публикации по теме проекта

Shevtsova, E., Shevtsov, A., Mukanov, K., Filipenko, M., Kamalova, D., Sytnik, I., Syzdykov, M., Kuznetsov, A., Akhmetova, A., Zharova, M., Karibaev, T., Tarlykov, P., Ramanculov, E. Epidemiology of brucellosis and genetic diversity of Brucella abortus in Kazakhstan. PLoS One 11.12 (2016):e0167496. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0167496 Web of Science Q2
Shevtsov, A., Ramanculov, E., Shevtsova, E., Kairzhanova, A., Tarlykov, P., Filipenko, M., Dymova, M., Abisheva, G., Jailbekova, A., Kamalova, D., Chsherbakov, A., Tulegenov, S., Akhmetova, A., Sytnik, I., Karibaev, T., Mukanov, K. Genetic diversity of Brucella abortus and Brucella melitensis in Kazakhstan using MLVA-16. Infection, Genetics and Evolution 34 (2015): 173-180. https://doi.org/10.1016/j.meegid.2015.07.008 Web of Science Q2
Shevtsov, A., Tarlykov, P., Zholdybayeva, E., Shevtsova, E., Momynkulov, D., Sytnik, I., Karibaev, T., Chsherbakov, A., Momynaliev, K. Draft Genome Sequence of the Live Vaccine Strain Brucella abortus Genome announcements, 1(6). https://doi.org/10.1128/genomeA.01101-13Web of Science Q4
Shevtsova, E., Vergnaud, G., Shevtsov, A., Shustov, A., Berdimuratova, K., Mukanov, K., Syzdykov, M., Kuznetsov, A., Lukhnova, L., Izbanova, U., Filipenko, Ramankulov, Y. Genetic diversity of Brucella melitensis in Kazakhstan in relation to world-wide diversity. Frontiers in microbiology 10 (2019): 1897. https://doi.org/10.3389/fmicb.2019.01897 Web of Science Q1.
Shevtsov, A., Syzdykov, M., Kuznetsov, A., Shustov, A., Shevtsova, E., Berdimuratova, K., Mukanov, K., Ramankulov, Y. Antimicrobial susceptibility of Brucella melitensis in Kazakhstan. Antimicrobial Resistance & Infection Control 6.1 (2017): 130. https://doi.org/10.1186/s13756-017-0293-x Web of Science Q1.
Shevtsova, E., Shevtsov, A., Mukanov, K., Filipenko, M., Kamalova, D., Sytnik, I., Syzdykov, M., Kuznetsov, A., Akhmetova, A., Zharova, M., Karibaev, T., Tarlykov, P., Ramanculov, E. Epidemiology of brucellosis and genetic diversity of Brucella abortus in Kazakhstan. PLoS One 11.12 (2016):e0167496. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0167496 Web of Science Q1
Shevtsov, A., Ramanculov, E., Shevtsova, E., Kairzhanova, A., Tarlykov, P., Filipenko, M., Dymova, M., Abisheva, G., Jailbekova, A., Kamalova, D., Chsherbakov, A., Tulegenov, S., Akhmetova, A., Sytnik, I., Karibaev, T., Mukanov, K. Genetic diversity of Brucella abortus and Brucella melitensis in Kazakhstan using MLVA-16. Infection, Genetics and Evolution 34 (2015): 173-180. https://doi.org/10.1016/j.meegid.2015.07.008 Web of Science Q1
Abeev, A., Zhylkibayev, A., Kamalova, D., Kusheva, N., Nusupbaeva, G., Tleumbetova, N., Smagul, M., Beissenova, S., Aubakirova, S., Kassenova, Z., Demessinova, B., Amanbayev, A., Ramankulov, Y., Shevtsov, A. Epidemiological outbreaks of measles virus in Kazakhstan during 2015. Japanese journal of infectious diseases (2018): JJID-2017. https://doi.org/10.7883/yoken.JJID.2017.565 Web of Science Q2
Keyer, V.V., Shevtsov, A.B., Zaripov, M.M., Baltabekova, A.Z., Ramanculov, E.M., Shustov, A.V. Towards development of plasmacytoma cells-based expression systems utilizing alphavirus vectors: An NS0-VEE model. Journal of virological methods 274 (2019):113734. https://doi.org/10.1016/j.jviromet.2019.113734 Web of Science Q3
Kuibagarov M., Kairzhanova A., Vergnaud G., Amirgazin A., Lukhnova L, Izbanova ., U., Ramankulov Y., Shevtsov A. Draft Genome Sequence of the Strain Francisella tularensis subsp. mediasiatica 240, Isolated in Kazakhstan.» Microbiology Resource Announcements 9.35 (2020). https://doi.org/10.1128/MRA.00766-20Web of Science Q4
Amirgazin, A., Vergnaud, G., Mukanov, K., Kuibagarov, M., Karibaev, T., Ramankulov, Y., Shevtsov, A. Draft genome sequences of three Pasteurella multocida strains isolated from domestic animals in Kazakhstan. Microbiology Resource Announcements 9.32 (2020). https://doi.org/10.1128/MRA.00487-20 Web of Science Q4
Shevtsov, A., Tarlykov, P., Zholdybayeva, E., Shevtsova, E., Momynkulov, D., Sytnik, I., Karibaev, T., Chsherbakov, A., Momynaliev, K. Draft Genome Sequence of the Live Vaccine Strain Brucella abortus 82. Genome announcements, 1(6). https://doi.org/10.1128/genomeA.01101-13 Web of Science Q4
Perfilyeva Y.V., Shapiyeva Z.Zh., Ostapchuk Y.O., Berdygulova Z.A., Bissenbay A.O., Kulemin M.V., Ismagulova G.A., Maltseva E.R., Skiba Y.A., Sayakova Z.Z., Mamadaliyev S.M., Dmitrovskiy A.M. Tick-borne pathogens and their vectors in Kazakhstan – a review. Ticks and Tick-borne diseases. 2020;11(5):101498. https://doi.org/10.1016/j.ttbdis.2020.101498. IF 2.749; Q2; Cite score 5.2; SJR 1.182; percentile 95.
Skiba Y., Mokrousov I., Nabirova D., Vyazovaya A., Maltseva E., Malakhova N., Ismagulova G., Pole I., Ranka R., Sapiyeva Z., Ismailov S., Moffett D. Mycobacterium tuberculosis RD-Rio Strain in Kazakhstan. // Emerg Infect Dis. 2019 Mar;25(3):604-606. DOI: 10.3201/eid2503.181179. PubMed PMID: 30789328. IF 7,4
Mokrousov I., Shitikov E., Skiba Y., Kolchenko S., Chernyaeva E., Vyazovaya A. Emerging peak on the phylogeographic landscape of Mycobacterium tuberculosis in West Asia: Definitely smoke, likely fire. // Molecular Phylogenetics and Evolution. 2017; 116: 202-212 DOI: 10.1016/j.ympev.2017.09.002. IF 4,4
Mokrousov I, Vyazovaya A, Iwamoto T, Skiba Y, Pole I, Zhdanova S, Arikawa K,Sinkov V, Umpeleva T, Valcheva V, Alvarez Figueroa M, Ranka R, Jansone I, Ogarkov O, Zhuravlev V, Narvskaya O. Latin-American-Mediterranean lineage of Mycobacterium tuberculosis: Human traces across pathogen’s phylogeography. // Mol Phylogenet Evol. 2016, Vol. 99. 133-143. doi: 10.1016/j.ympev.2016.03.020. Epub 2016 Mar 19. PubMed PMID: 27001605. IF 3,9.
Ostapchuk YO, Cetin EA, Perfilyeva YV, Yilmaz A, Skiba YA, Chirkin AP, Omarbaeva NA, Talaeva SG, Belyaev NN, Deniz G.: Peripheral blood NK cells expressing HLA-G, IL-10 and TGF-β in healthy donors and breast cancer patients.Cell Immunol. 2015 Nov-Dec;298(1-2):37-46. doi: 10.1016/j.cellimm.2015.09.002. Epub 2015 Sep 5. IF 2,399
Yuriy Skiba, Igor Mokrousov, Gulnara Ismagulova, Elina Maltseva, Nadezhda Yurkevich, Venera Bismilda, Layilya Chingisova, Tleuhan Abildaev, Nagima Aitkhozhina. Molecular snapshot of Mycobacterium tuberculosis population in Kazakhstan: A country-wide study. // 2015. Tuberculosis 05/2015; 9. DOI:10.1016/j.tube.2015.04.012. IF2,952

Достигнутые результаты

2021г.

Подобраны и синтезированы праймеры, позволяющие амплифицировать весь геном вируса SARS-CoV-2 фрагментами от 1200 до 1600 п.н с перекрытием не менее 100 п.н. Подбор праймеров был осуществлен используя референтную последовательность NC_045512.2. При подборе праймеров учитывали основные важные параметры: близкая температура отжига праймеров, длина праймеров от 18-25 п.н, низкая вероятность образования вторичных структур. Всего было подобрано 39 пар праймеров, которые разбили геном на 39 участков с областью перекрытия не менее 100 п.н.
Собрано 53 охарактеризованных образцов от пациентов с установленным диагнозом COVID-19 из 4 регионов республики. Работа с клиническими образцами была проведена в филиале РГП «Национального центра биотехнологии» КН МОН РК, который расположен в г Алматы на базе РГП на ПХВ «Национальный научный центр особо опасных инфекций имени. Масгута Айкимбаева» МЗ РК, который имеет необходимый набор лабораторных и производственных помещений, отвечающих требованиям противоэпидемического режима работы с возбудителями особо опасных инфекций (BSL-3). Образцы РНК были доставлены в РГП «Национальный центр биотехнологии» КН МОН РК с соблюдением холодовой цепи.
Разработан протокол полногеномной амплификации вируса SARS-CoV-2 с использованием 3 мультиплексных реакций и одношаговой ОТ-ПЦР.

2022г.

Собрано 15 охарактеризованных образцов от пациентов с установленным диагнозом COVID-19 из 4 регионов республики. Работа с клиническими образцами была также проведена в филиале РГП «Национального центра биотехнологии» МЗ РК, который расположен в г Алматы на базе РГП на ПХВ «Национальный научный центр особо опасных инфекций имени. Масгута Айкимбаева» МЗ РК, который имеет необходимый набор лабораторных и производственных помещений, отвечающих требованиям противоэпидемического режима работы с возбудителями особо опасных инфекций (BSL-3). Образцы РНК были доставлены в РГП «Национальный центр биотехнологии» МЗ РК с соблюдением холодовой цепи.
Образцы РНК были использованы для амплификации всего генома вируса SARS-CoV-2. Подобранные 39 пар праймеров были мультиплексированы в 3 реакционные смеси. Полученные ПЦР продукты от трех мультиплексных реакций были смешаны в равной пропорции и очищены магнитными частицами и в дальнейшем использованы для приготовления ДНК библиотек при помощи набора Nextera® XT DNA Library Preparation Kit (Catalog # FC-131-1024) (Illumina, USA), в соответствии с инструкциями производителя. Секвенирование проводилось на платформе MiSeq (Illumina, USA) с использованием химических реагентов MiSeq Reagent Kit v3, 600 Cycles PE (Catalog # MS-102-3003). Ведется работа по биоинформатичекому анализу полученных результатов секвенирования вируса SARS-CoV-2.