AP23489638 Изучение популяционного и генетического разнообразия глазной микробиоты КРС при инфекционном кератоконъюнктивите

Инфекционный кератоконъюнктивит крупного рогатого скота (ИКК, pink-eye) считается наиболее важным заболеванием глаз во всем мире с высокими экономическими потерями. Moraxella bovis является единственным патогеном, воспроизводящим ИКК-подобные поражения глаз на различных экспериментальных моделях. В связи с чем, чаще всего, разработанные и используемые для профилактики вакцины против ИКК содержат инактивированные штаммы моракселл или их фрагменты. Полевые испытания подобных вакцин чаще показывают их низкую эффективность, что может говорить о вовлеченности разных групп бактерий в патогенез, и что внимание только к одному потенциальному возбудителю инфекции возможно неверно.

Актуальность

Инфекционный кератоконъюнктивит, представляет собой высококонтагиозное инфекционное заболевание, характеризующееся конъюнктивитом и язвенным кератитом, поражающее многие виды жвачных животных во всем мире, включая диких животных. Кератоконъюнктивит крупного рогатого скота (ИКК, pink-eye) считается наиболее важным заболеванием глаз во всем мире, с высокими экономическими потерями обусловленными снижением привеса, надоев молока, бесплодием телок и увеличением затрат на лечение.

Инфекционный кератоконъюнктивит, несмотря на то, что не приводит к летальному исходу, наносит большой экономический ущерб. Затраты фермеров связаны с недополученными привесами, выбраковкой племенных животных, затратами на лечение. Ежегодный ущерб от ИКК в США достигает 150 млн долларов США. В Казахстане ИКК регистрируется во многих областях. В Восточно-Казахстанской области ежегодно заболевает более 50% молодняка. Самым эффективным способ борьбы является профилактика вакцинными препаратами. Зарегистрированные вакцинные препараты показывают низкую эффективность в полевых испытаниях, что напрямую ассоциировано с различиями в микробном разнообразии и его генетических особенностях. Проект нацелен на изучение белых пятен в данном вопросе.

Цель

Изучить изменения в микробиоте глаз у телят с различной степенью тяжести инфекционного кератоконъюнктивита и провести полногеномное секвенирование видов бактерий численность которых увеличивается при инфекционном процессе.

Ожидаемые результаты

Будут получены данные глазного микробиома у 300 телят с инфекционным кератоконъюнктивитом различной степенью тяжести и контрольной группы.
Будет изучена возможная корреляция между видовым разнообразием, численностью бактерий и характером развития инфекционного кератоконъюнктивита.
Будут получены полногеномные данные не менее 150 бактериальных штаммов видов бактерий, потенциально ассоциированных с ИКК.
Будут определены факторы вирулентности и лекарственной устойчивости у изолированных штаммов.

Распространение результатов работ среди потенциальных пользователей, сообщества ученых и широкой общественности будет осуществлено методом опубликования полученных результатов в научных статьях с открытым доступом. Полногеномные данные бактерий и сырые данные секвенирования микробиома будут опубликованы в открытых базах данных (NCBI).

Данные о микробиоме и генетическом разнообразие бактерий у КРС с ИКК могут представлять интерес для ученых, осуществляющих исследования в направлении диагностики и специфической профилактики глазных болезней. Исследование имеет отдалённый экономический эффект, так как данные позволят улучшить профилактику и лечение ИКК, что в последующем положительно скажется на рентабельности скотоводства.

Результаты могут быть использованы биотехнологами при планировании новых вакцинных препаратов для профилактики кератоконъюнктивита КРС и практикующими ветеринарными специалистами при составлении схем лечения.

Руководитель проекта

Шевцов Александр Борисович,кандидат биологических наук, автор 49 статей, опубликованных в журналах, индексируемых в Scopus. Индекс Хирша по Scopus = 8; по WoS=7.

https://orcid.org/0000-0002-0307-1053

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

Члены исследовательской группы

Куйбагаров Марат Амангельдыевич, кандидат ветеринарных наук. В рамках проекта принимает участие в микробиологических исследованиях, видовой идентификации бактерий, выделение ДНК, анализе результатов.

https://www.scopus.com/authid/detail.uri?authorId=57220278412

https://orcid.org/0000-0001-7428-7620

Амиргазин Асылулан Оразгалиевич. В рамках проекта принимает участие в выделение ДНК, полногеномном секвенирование, анализе микробиомов, анализе результатов.

https://orcid.org/0000-0001-9418-7758

https://www.scopus.com/authid/detail.uri?authorId=57218628470

Әбдіғұлов Болат Бауржанұлы, магистр естествознания, В рамках проекта принимает участие в выделение ДНК, полногеномном секвенирование, анализе микробиомов, анализе результатов.

https://orcid.org/0009-0004-4550-252X

https://www.scopus.com/authid/detail.uri?authorId=58653782400

Ержанова Нурдина Серикқызы. В рамках проекта принимает участие в микробиологических исследованиях, видовой идентификации бактерий, выделение ДНК, анализе результатов.

https://orcid.org/0000-0003-0612-455X

https://www.scopus.com/authid/detail.uri?authorId=57972056800&origin=recordpage

Публикации и охранные документы по теме проекта

Shevtsov A., Cloeckaert A., Berdimuratova K., Shevtsova E., Shustov A. V., Amirgazin A., Karibayev T., Kamalova D., Zygmunt M. S., Ramanculov Y. Vergnaud G.. Brucella abortus in Kazakhstan, population structure and comparison with worldwide genetic diversity. Frontiers in Microbiology, (2023) 14, 1106994. https://doi.org/10.3389/fmicb.2023.1106994
Kuibagarov, M., Abdullina, E., Ryskeldina, A., Abdigulov, B., Amirgazin, A., Shevtsov, A., & Angelos, J. A. (2023). Association of different microbes and pathogenic factors in cases of infectious bovine keratoconjunctivitis in cattle from Eastern Kazakhstan. Veterinary world, 16(9), 1833–1839. https://doi.org/10.14202/vetworld.2023.1833-1839
Shevtsov A., Aushakhmetova Z., Amirgazin A., Khegay O., Kamalova D., Sanakulova B., Abdaliyev A., Bayesheva D., Seidullayeva A., Ramankulov Y., Shustov A., Vergnaud G. (2022). Whole genome sequence analysis of Neisseria meningitidis strains circulating in Kazakhstan, 2017–2018. Plos one, 17(12), e0279536. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0279536
Kuibagarov M., Zhylkibayev A., Kamalova D., Ryskeldina A., Yerzhanova N., Ramankulov Y., Shevtsov A., Angelos J. Genetic diversity of Pilin from Kazakh isolates of Moraxella bovoculi. /Adv. Anim. Vet. Sci. – 2022. – Vol. 10. – Issue 9. – P.2148-2159. http://dx.doi.org/10.17582/journal.aavs/2022/10.11.2376.2383
Shevtsov A., Lukhnova L., Izbanova U., Vernadet J.-P., Kuibagarov M., Amirgazin A., Ramankulov Y., Vergnaud G. Bacillus anthracis Phylogeography: New Clues From Kazakhstan, Central Asia. Frontiers in microbiology 12 (2021). https://doi.org/10.3389/fmicb.2021.778225
Shevtsov V., Kairzhanova A., Shevtsov A., Shustov A., Kalendar R., Abdrakhmanov S., Lukhnova L., Izbanova U., Ramankulov Y., Vergnaud G. Genetic diversity of Francisella tularensis subsp. holarctica in Kazakhstan. PLoS Neglected Tropical Diseases 15.5 (2021): e0009419. https://doi.org/10.1371/journal.pntd.0009419
Nurmakhanov T., Sansyzbaev Y., Atshabar B., Berlin V., Kobzhasarov D., Yeskhojayev O., Vilkova A., Ayazbayev T., Andryuchshenko A., Bidashko F., Hay J., Shvetsov A. Phylogenetic characteristics of West Nile virus isolated from Culex modestus mosquitoes in West Kazakhstan. Frontiers in public health 8 (2021): 1089. https://doi.org/10.3389/fpubh.2020.575187
Shevtsova E., Vergnaud G., Shevtsov A., Shustov A., Berdimuratova K., Mukanov K., Syzdykov M., Kuznetsov A., Lukhnova L., Izbanova U., Filipenko M., Ramankulov Y. Genetic diversity of Brucella melitensis in Kazakhstan in relation to world-wide diversity. Frontiers in Microbiology (2019): 1897. https://doi.org/10.3389/fmicb.2019.01897
Marat Kuibagarov, Riza Makhamed, Assylbek Zhylkibayev, Maxat Berdikulov, Sarsenbay Abdrakhmanov, Mazhit Kozhabayev, Ilyas Akhmetollayev, Kasim Mukanov, Anara Ryskeldina, Yerlan Ramankulov, Alexandr Shustov, Christian Bauer, Alexandr Shevtsov. Theileria and Babesia infection in cattle – first molecular survey in Kazakhstan. Ticks and Tick-borne Diseases. 2023., Vol.4, Issue 1. 102078,ISSN 1877-959X, https://doi.org/10.1016/j.ttbdis.2022.102078
Kuibagarov, M., Amirgazin, A., Vergnaud, G., Shustov, A., Ryskeldina, A., Ramankulov, Y., & Shevtsov, A. (2020). Draft Genome Sequence of Moraxella bovoculi Strain KZ-1, Isolated from Cattle in North Kazakhstan. Microbiology resource announcements, 9(30), e00670-20. https://doi.org/10.1128/MRA.00670-20
Yessembekova G.N., Shuang X., Abenov A., Karibaev T., Shevtsov A. Amirgazin A., Mukhanbetkaliyev Y.Y., Lei S., Zhi-gao B. Abdrakhmanov S.K. (2023). Molecular epidemiological study of animal rabies in Kazakhstan. Journal of Integrative Agriculture, 22(4), https://doi.org/10.1016/j.jia.2022.11.011
Amirgazin A, Shevtsov A, Karibayev T, Berdikulov M, Kozhakhmetova T, Syzdykova L, Ramankulov Y, Shustov AV. Highly pathogenic avian influenza virus of the A/H5N8 subtype, clade 2.3.4.4b, caused outbreaks in Kazakhstan in 2020. PeerJ. 2022 Mar 2;10:e13038. PMID: 35256921; PMCID: PMC8898005. DOI: 10.7717/peerj.13038
Kuibagarov, M., Kairzhanova, A., Vergnaud, G., Amirgazin, A., Lukhnova, L., Izbanova, U., Shevtsov, A. (2020). Draft Genome Sequence of the Strain Francisella tularensis subsp. mediasiatica 240, Isolated in Kazakhstan. Microbiology Resource Announcements, 9(35), e00766-20. https://doi.org/10.1128/mra.00766-20

Достигнутые результаты

2024 г.

Проведено полногеномное секвенирование ДНК 85 коллекционных штаммов M. bovis и M. bovoculi, выделенных от животных с инфекционным кератоконьюктивитом (ИКК) из разных ферм в период 2018-2022 годов.

Проведен сбор биологических образцов от телят с ИКК различной степени тяжести и контрольной группы без ИКК, в количестве 100 образцов. Проведен 30- дневный контроль за клиническим состоянием животных с регистрацией отклика на терапию и присутствия/отсутствия ИКК в контрольной группе.

Проведено выделение и идентификация бактериальных культур из собранных мазков слезной жидкости от телят. Всего было выделено 75 бактериальных культур включая: Acinetobacter, Dietzia, Agrococcus, Bacillus, Bavariicoccus, Corynebacterium, Micrococcus, Moraxella, Staphylococcus и Streptococcus. Проведено выделение ДНК из мазков и выделенных бактериальных культур.

Проведен анализ микробиоты глаза у телят с ИКК различной степенью тяжести и контрольной группы без ИКК отобранных в количестве 100 образцов, методом секвенирования регионов V3 и V4 гена 16S rRNA. Получены данные бактериологического разнообразия в мазках слезной жидкости от телят с различной степенью тяжести ИКК.