tibljТуберкулез и болезни легкихTuberculosis and Lung Diseases2075-12302542-1506Медицинские знания и технологии10.21292/2075-1230-2021-99-10-60-65tiblj-1582Research ArticleОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИORIGINAL ARTICLESНовый аттенуированный штамм Mycobacterium tuberculosis BN. Характеристика, вакцинные свойстваThe new attenuated strain of Mycobacterium tuberculosis BN. Characteristics and vaccine propertiesНиконенкоБ. В.NikonenkoB. V.

Никоненко Борис Владимирович, доктор медицинских наук, ведущий научный сотрудник отдела иммунологии

107564, Москва, Яузская аллея, д. 2

Boris V. Nikonenko, Doctor of Medical Sciences, Senior Researcher of Immunology Department

2, Yauzskaya Alleya, Moscow, 107564

boris.nikonenko52@gmail.comАжикинаТ. Л.АzhikinaT. L.

Ажикина Татьяна Леодоровна, доктор биологических наук, заведующая лабораторией регуляторной транскриптомики

117871, Москва, ул. Миклухо-Маклая, д. 16/10

Tatyana L. Аzhikina, Doctor of Biological Sciences, Head of Laboratory of Regulatory Transcriptomics

6/ 10, Miklukho-Maklaya St., Moscow, 117871

tatazhik@ibch.ruГригоровА. С.GrigorovA. S.

Григоров Артем Сергеевич, научный сотрудник лаборатории регуляторной транскриптомики

117871, Москва, ул. Миклухо-Маклая, д. 16/10

Artem S. Grigorov, Researcher of Laboratory of Regulatory Transcriptomics

6/ 10, Miklukho-Maklaya St., Moscow, 117871

artgrigorov@gmail.comЛингеИ. А.LingeI. A.

Линге Ирина Андреевна, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник отдела иммунологии

117871, Москва, ул. Миклухо-Маклая, д. 16/10

Irina A. Linge, Candidate of Biological Sciences, Senior Researcher of Immunology Department

6/ 10, Miklukho-Maklaya St., Moscow, 117871

iralinge@gmail.comЛогуноваН. Н.LogunovaN. N.

Логунова Надежда Николаевна, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник отдела иммунологии

107564, Москва, Яузская аллея, д. 2

Nadezhda N. Logunova, Candidate of Biological Sciences, Senior Researcher of Immunology Department

2, Yauzskaya Alleya, Moscow, 107564

nadezda2004@yahoo.comКаюковаС. И.KayukovaS. I.

Каюкова Светлана Ивановна, доктор медицинских наук, ведущий научный сотрудник, заведующая лабораторией микробиома отдела иммунологии

107564, Москва, Яузская аллея, д. 2

Sveltana I. Kayukova, Doctor of Medical Sciences, Leading Researcher, Head of Microbiome Laboratory of Immunology Department

2, Yauzskaya Alleya, Moscow, 107564

kajukovalnp@gmail.comФГБНУ «Центральный НИИ туберкулеза»РоссияCentral Tuberculosis Research InstituteRussian FederationФГБУН «Институт биоорганической химии им. М. М. Шемякина и Ю. А. Овчинникова РАН»РоссияShemyakin and Ovchinnikov Institute of Bioorganic ChemistryRussian Federation20210511202199106065Copyright © Никоненко Б.В., Ажикина Т.Л., Григоров А.С., Линге И.А., Логунова Н.Н., Каюкова С.И., 20212021Никоненко Б.В., Ажикина Т.Л., Григоров А.С., Линге И.А., Логунова Н.Н., Каюкова С.И.Nikonenko B.V., Аzhikina T.L., Grigorov A.S., Linge I.A., Logunova N.N., Kayukova S.I.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.tibl-journal.com/jour/article/view/1582Цель исследования

Цель исследования: получить живой аттенуированный штамм и исследовать его свойства путем многократных пересевов вирулентного штамма Mycobacterium tuberculosis H37Rv.

Материалы и методы

Материалы и методы. Исходный вирулентный штамм H37Rv последовательно пересевали 70 раз на жидкой среде 7H9. Изучали генетические свойства нового штамма, степень авирулентности и вакцинные свойства.

Результаты

Результаты. Микобактерии нового штамма MtbBN утратили вирулентность по отношению к инбредным мышам. С помощью метода полногеномного секвенирования выявлено восемь мутаций: однонуклеотидных вставок и делеций (in/del), различающих штаммы MtbBN и H37Rv. Штамм MtbBN проявил вакцинный потенциал на уровне БЦЖ. Кроме того, в некоторых генетических моделях аттенуированный штамм высокоэффективно защищал инбредных мышей при заражении Mtb H37Rv в отличие от БЦЖ.

The objective of the study: to obtain a live attenuated strain and investigate its properties by multiple cultures of the virulent strain of Mycobacterium tuberculosis H37Rv.

Subjects and Methods

Subjects and Methods. The original virulent strain H37Rv was subcultured 70 times in 7H9 liquid medium. Genetic properties of the new strain, degree of avirulence, and vaccine properties were studied.

Results

Results. Mycobacteria of the new strain MtbBN lost their virulence to inbred mice. Eight mutations were identified by whole genome sequencing: single nucleotide insertions and deletions (in/del) distinguishing the MtbBN and H37Rv strains. The MtbBN strain demonstrated vaccine potential at the BCG level. Additionally, in some genetic models, the attenuated strain was highly effective in protecting inbred mice when infected with Mtb H37Rv as opposed to BCG.

аттенуированный штаммвирулентный штамм H37Rvвакцинные свойстваattenuated strainvirulent H37Rv strainvaccine propertiesReferencesНиконенко Б. В., Логунова Н. Н., Стержанова Н. В., Каюкова С. И., Апт А. С. Эффективность вакцинации БЦЖ в зависимости от генетики хозяина // Бюлл. Эксп. Биол. Мед. ‒ 2021. ‒ Т. 171, № 4. ‒ С. 453-457. DOI: 10.47056/0365-9615-2021-171-4-453-457.Nikonenko B.V., Logunova N.N., Sterzhanova N.V., Kayukova S.I., Аpt А.S. BCG vaccination efficacy depending on the host genetics. Bull. Eksp. Biol. Med., 2021, vol. 171, no. 4, pp. 453-457. (In Russ.) doi: 10.47056/0365-9615-2021-171-4-453-457.Ahn S., Tran V., Leung A., Ng M., Ming Li M., Liu J. Recombinant BCG overexpressing phoP-phoR confers enhanced protection against tuberculosis // Mol. Ther. ‒ 2018. ‒ Vol. 26, № 12. ‒ Р. 2863-2874. doi: 10.1016/j.ymthe.2018.08.023.Ahn S., Tran V., Leung A., Ng M., Ming Li M., Liu J. Recombinant BCG overexpressing phoP-phoR confers enhanced protection against tuberculosis // Mol. Ther. ‒ 2018. ‒ Vol. 26, № 12. ‒ Р. 2863-2874. doi: 10.1016/j.ymthe.2018.08.023.Andersen P., Kaufmann S. H. Novel vaccination strategies against tuberculosis // Cold Spring Harb. Perspect. Med. ‒ 2014. ‒ № 4. ‒ a018523.Andersen P., Kaufmann S. H. Novel vaccination strategies against tuberculosis // Cold Spring Harb. Perspect. Med. ‒ 2014. ‒ № 4. ‒ a018523.Belisle J. T., Mahaffey S. B., Hill P. J. Isolation of mycobacterium species genomic DNA. In Mycobacteria protocols (pp. 1-12). ‒ 2009. Humana Press, Totowa, NJ.Belisle J. T., Mahaffey S. B., Hill P. J. Isolation of mycobacterium species genomic DNA. In Mycobacteria protocols (pp. 1-12). ‒ 2009. Humana Press, Totowa, NJ.Brosch R., Gordon S. V., Garnier T. et al. Proc Natl Acad Sci U S A. 2007; 104(13):5596-601. doi: 10.1073/pnas.0700869104.015;5:15443. doi: 10.1038/srep15443.Brosch R., Gordon S. V., Garnier T. et al. Proc Natl Acad Sci U S A. 2007; 104(13):5596-601. doi: 10.1073/pnas.0700869104.015;5:15443. doi: 10.1038/srep15443.Campodónico V. L., Rifat D., Chuang Yu.-M., Thomas R. Ioerger T. R., Karakousis P. C. Altered Mycobacterium tuberculosis cell wall metabolism and physiology associated with RpoB mutation H526D // Front. Microbiol. ‒ 2018. Vol. 9. ‒ Р. 494. https://doi.org/10.3389/fmicb.2018.00494.Campodónico V. L., Rifat D., Chuang Yu.-M., Thomas R. Ioerger T. R., Karakousis P. C. Altered Mycobacterium tuberculosis cell wall metabolism and physiology associated with RpoB mutation H526D // Front. Microbiol. ‒ 2018. Vol. 9. ‒ Р. 494. https://doi.org/10.3389/fmicb.2018.00494.Holt D. F., Blazevic A., Abate G., Hanekom W. A., Kaplan G., Soler J. H., Weichold F., Geiter L., Sadoff J. C., Horwits M. A. A new recombinant bacille Calmette-Guérin vaccine safely induces significantly enhanced tuberculosis-specific immunity in human volunteers // J. Infect. Dis. ‒ 2008. № 198. ‒ Р. 1491-1501.Holt D. F., Blazevic A., Abate G., Hanekom W. A., Kaplan G., Soler J. H., Weichold F., Geiter L., Sadoff J. C., Horwits M. A. A new recombinant bacille Calmette-Guérin vaccine safely induces significantly enhanced tuberculosis-specific immunity in human volunteers // J. Infect. Dis. ‒ 2008. № 198. ‒ Р. 1491-1501.Karakousis Р. С., Williams E. P., Bishai W. R. Altered expression of isoniazid-regulated genes in drug-treated dormant Mycobacterium tuberculosis // J. Antimicrob. Chemother. ‒ 2008. ‒ Vol. 61, № 2. ‒ Р. 323-331. Doi: 10.1093/jac/dkm485.Karakousis Р. С., Williams E. P., Bishai W. R. Altered expression of isoniazid-regulated genes in drug-treated dormant Mycobacterium tuberculosis // J. Antimicrob. Chemother. ‒ 2008. ‒ Vol. 61, № 2. ‒ Р. 323-331. Doi: 10.1093/jac/dkm485.Kondratieva T. K, Rubakova E. I., Linge I. A., Evstifeev B. V., Majorov K. D., Apt A. S. B cells delay neutrophil migration toward the site of stimulus: tardiness critical for effective bacillus Calmette-Guérin vaccination against tuberculosis infection in mice // J. Immunol. ‒ 2010. ‒ Vol. 184, № 3. ‒ Р. 1227-1234. https://doi.org/10.4049/jimmunol.0902011.Kondratieva T. K, Rubakova E. I., Linge I. A., Evstifeev B. V., Majorov K. D., Apt A. S. B cells delay neutrophil migration toward the site of stimulus: tardiness critical for effective bacillus Calmette-Guérin vaccination against tuberculosis infection in mice // J. Immunol. ‒ 2010. ‒ Vol. 184, № 3. ‒ Р. 1227-1234. https://doi.org/10.4049/jimmunol.0902011.Nikonenko B. V., Apt A. S., Mezhlumova M. B., Avdienko V. G., Yeremeev V. V., Moroz A. M. Influence of the mouse Bcg, Tbc-1 and xid genes on resistance and immune responses to tuberculosis infection and efficacy of bacille Calmette-Guérin (BCG) vaccination // Clin. Exp. Immunol. ‒ 1996. ‒ Vol. 104, № 1. ‒ Р. 37-43.Nikonenko B. V., Apt A. S., Mezhlumova M. B., Avdienko V. G., Yeremeev V. V., Moroz A. M. Influence of the mouse Bcg, Tbc-1 and xid genes on resistance and immune responses to tuberculosis infection and efficacy of bacille Calmette-Guérin (BCG) vaccination // Clin. Exp. Immunol. ‒ 1996. ‒ Vol. 104, № 1. ‒ Р. 37-43.Sambandamurthy V. K., Wang X., Chen B., Russell R. G., Derrick S., Collins F. M., Morris S. L., Jacobs W. R. Jr. A pantothenate auxotroph of Mycobacterium tuberculosis is highly attenuated and protects mice against tuberculosis // Nature Med. ‒ 2002. ‒ Vol. 8. ‒ P. 1171-1174.Sambandamurthy V. K., Wang X., Chen B., Russell R. G., Derrick S., Collins F. M., Morris S. L., Jacobs W. R. Jr. A pantothenate auxotroph of Mycobacterium tuberculosis is highly attenuated and protects mice against tuberculosis // Nature Med. ‒ 2002. ‒ Vol. 8. ‒ P. 1171-1174.Shleeva M. O., Kudyakina Yu. K., Vostroknutova G. M., Suzina N. E., Mulyukin A. M., Kaprelyants A. S. Dormant ovoid cells of Mycobacterium tuberculosis are formed in response to gradual external acidification // Tuberculosis. ‒ 2011. Vol. 91, № 2. ‒ P. 146-154.Shleeva M. O., Kudyakina Yu. K., Vostroknutova G. M., Suzina N. E., Mulyukin A. M., Kaprelyants A. S. Dormant ovoid cells of Mycobacterium tuberculosis are formed in response to gradual external acidification // Tuberculosis. ‒ 2011. Vol. 91, № 2. ‒ P. 146-154.Smith C. M., Proulx M. K., Olive A. J., Laddy D., Mishra B. B., Moss C., Gutierrez N. M., Bellerose M. M., Barreira-Silva P., Phuah J. Y., Baker R. E., Behar S. M., Kornfeld H., Evans T. G., Beamer G., Sassetti C. M. Tuberculosis Susceptibility and Vaccine Protection Are Independently Controlled by Host Genotype. mBio. ‒ 2016. ‒ Vol. 20, № 7 (5). ‒ Р. e01516-16. doi: 10.1128/mBio.01516-16.Smith C. M., Proulx M. K., Olive A. J., Laddy D., Mishra B. B., Moss C., Gutierrez N. M., Bellerose M. M., Barreira-Silva P., Phuah J. Y., Baker R. E., Behar S. M., Kornfeld H., Evans T. G., Beamer G., Sassetti C. M. Tuberculosis Susceptibility and Vaccine Protection Are Independently Controlled by Host Genotype. mBio. ‒ 2016. ‒ Vol. 20, № 7 (5). ‒ Р. e01516-16. doi: 10.1128/mBio.01516-16.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.