AP19676216 «Эволюционная геномика Mycobacterium tuberculosis в Казахстане: связь между древними и современными вспышками»

Предлагаемый проект направлен на улучшение контроля над туберкулезом и изучение путей его передачи с особым акцентом на возникновение вспышек МЛУ-ТБ с использованием методов геномной эпидемиологии, мультиомного анализа, и анализа данных с помощью новой биоинформатической платформы. Полногеномный анализ местных изолятов M. tuberculosis будет проводиться, фокусируясь прежде всего на семействе L2. Анализ данных позволит идентифицировать филогенетические и связанные с лекарственной устойчивостью SNP, области делеций и вставок, а также структуру CRISPR. Биоинформатическая платформа позволит с высокой точностью определить кластеры и классифицировать субклады линии L2. Кроме того, геномное тестирование лекарственной чувствительности (ТЛЧ) будет сравниваться с фенотипическим ТЛЧ; а результаты сполиготипирования in silico будут подтверждены масс-спектрометрией.

Актуальность

Туберкулез (ТБ), вызываемый комплексом Mycobacterium tuberculosis (MTBC), представляет собой всемирную проблему для общественного здравоохранения. Согласно недавнему отчету ВОЗ, в 2021 г. в мире было зарегистрировано около 6,4 млн случаев туберкулеза и 1,6 млн смертей по сравнению с 5,8 млн случаев ТБ и 1,5 млн смертей в 2020 г. Кроме того, бремя лекарственно-устойчивого ТБ (ЛУ-ТБ) также увеличилось в период с 2020 по 2021 год. По данным Всемирной организации здравоохранения Казахстан входит в тридцатку стран с высоким уровнем туберкулеза с множественной лекарственной устойчивостью (МЛУ-ТБ). В Казахстане наблюдается тенденция к увеличению числа случаев МЛУ-ТБ по отношению ко всем зарегистрированным случаям ТБ, в то время как оценочная заболеваемость ТБ продолжает снижаться. Пандемия туберкулеза состоит из множества генетических линий, которые развиваются с разной скоростью и накладываются друг на друга. В этом смысле понимание появления вспышек важно для контроля над ними и использования адекватных мер общественного здравоохранения.

Цель проекта

Улучшение контроля над туберкулезом и изучение путей его передачи с уделением особого внимания возникновению вспышек МЛУ-ТБ в Казахстане и Центральной Азии с использованием методов геномной эпидемиологии, мультиомного анализа, и анализа данных.

Ожидаемые результаты

1. Будет сформирована репрезентативная выборка клинических изолятов M.tuberculosis, циркулирующих во всех регионах Республики Казахстан;

2. Изоляты M.tuberculosis семейства L2 будут генотипированы с помощью ПЦР в реальном времени с использованием специфических маркеров для последующего отбора изолятов для полногеномного секвенирования. Будут получены высококачественные полные геномные последовательности местных изолятов M.tuberculosis семейства L2;

3. Будут проанализированы геномные данные выборки клинических изолятов M.tuberculosis семейства L2 с использованием новой разрабатываемой биоинформатической платформы;

4. Будет проведен филогенетический анализ. Проведена кластеризация и классификация изолятов L2. Будет построена матрица эволюционных попарных расстояний;

5. Результаты in silico сполиготипирования клинических изолятов Mtb будут подтверждены с помощью масс-спектрометрии;

6. Будет получен референсный набор мультиомных данных для клинических изолятов M. tuberculosis L2 c множественной лекарственной устойчивостью, а также сравнены транскриптомные и протеомные профили между гипервирулентными и гиповирулентными штаммами с использованием секвенирования РНК и количественного ЖХ-МС/МС.

Научный руководитель проекта

Тарлыков Павел Викторович, PhD, ассоциированный профессор (http://www.scopus.com/authid/detail.url?authorId=35076539700)

Публикации и охранные документы руководителя проекта и членов исследовательской группы, касающиеся темы проекта

  1. Resistant Mycobacterium tuberculosis Clinical Isolate, 3485_MTB, from Nur-Sultan, Kazakhstan // Microbiology Resource Announcements. ‒ 2020. ‒ Vol.9, №10. ‒ P.e00025-00020. DOI 10.1128/MRA.00025-20. SJR-0.413
  2. Tarlykov P., Atavliyeva S., Alenova A. et al. Genomic analysis of Latin American-Mediterranean family of Mycobacterium tuberculosis clinical strains from Kazakhstan // Memorias do Instituto Oswaldo Cruz. ‒ 2020. ‒ Vol.115, In press. Q2, IF-2.070
  3. B. Klotoe, S. Kacimi, E. Costa-Conceicão, H. Gomes, R. Barcellos, S. Panaiotov, D. Haj Slimene, N. Sikhayeva, S. Sengstake, A. Schuitema, M. Akhalaia, A. Alenova, E. Zholdybayeva, P. Tarlykov, R. Anthony, G. Refrégier, C. Sola Genomic characterization of MDR/XDR-TB in Kazakhstan by a combination of high-throughput methods predominantly shows the ongoing transmission of L2/Beijing 94–32 central Asian/Russian clusters // BMC Infectious Diseases. ‒ 2019. ‒ Vol.19, №1. ‒ P.553. DOI 10.1186/s12879-019-4201-2 Q3, IF-2.688.
  4. Jurisic A., Robin C., Tarlykov P. et al. Topokaryotyping demonstrates single cell variability and stress dependent variations in nuclear envelope associated domains // Nucleic Acids Res. ‒ 2018. ‒ Vol.46, №22. ‒ P.e135. DOI 10.1093/nar/gky818 Q1 IF-11.501.
  5. Tarlykov P.V., Raiymbek D.R., Alenova A.K., Abildaev T.S., Ramankulov E.M. Geno-typing of M. tuberculosis isolates with multiple drug resistance circulating in the Southern regions of Kazakhstan // Tuberculosis and Lung Diseases. ‒ 2015. ‒ Vol.9. ‒ P.41-46. https://www.tibl-journal.com/jour/article/view/795 SJR-0.218
  6. 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 // Infect Genet Evol. ‒ 2015. ‒ Vol. 34. ‒ P. 173-180. DOI 10.1016/j.meegid.2015.07.008 Q3 IF-2.773.
  7. 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. ‒ 2016. ‒ Vol. 11, № 12. ‒ P. e0167496. DOI 10.1371/journal.pone.0167496 Q2 IF-2.74.
  8. Shoaib M, Kulyyassov A, Robin C, Winczura K, Tarlykov P, Despas E, Kannouche P, Ramanculov E, Lipinski M, Ogryzko V. PUB-NChIP—“in vivo biotinylation” approach to study chromatin in proximity to a protein of interest // Genome Research. ‒ 2013. ‒ Vol. 23, № 2. ‒ P. 331-340. DOI 10.1101/gr.134874.111 Q1, IF-9.944.
  9. Maaty WS, Selvig K, Ryder S, Tarlykov P, Hilmer J, Heinemann J, Steffens J, Snyder J, Ortmann A, Douglas T, Young M, Bothner B. Proteomic Analysis of Sulfolobus solfataricus during Sulfolobus Turreted Icosahedral Virus Infection // J Proteome Res. ‒ 2012. ‒ Vol. 11, № 2. ‒ P. 1420-1432. DOI 10.1021/pr201087v Q1, IF-3.78
  10. E.V. Zholdybayeva, Y.A. Talzhanov, A.M. Aitkulova, P.V. Tarlykov, G.N. Kulmambetova, A.N. Iskakova, A.U. Dzholdasbekova, O.A. Visternichan, D.Zh. Taizhanova, Y.M. Ramanculov Genetic risk factors for restenosis after percutaneous coronary intervention in Kazakh population // Human Genomics. ‒ 2016. ‒ Vol. 10, № 1. ‒ P. 1-8. 10.1186/s40246-