tibljТуберкулез и болезни легкихTuberculosis and Lung Diseases2075-12302542-1506Медицинские знания и технологии10.58838/2075-1230-2023-101-5-14-19tiblj-1762Research ArticleОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИORIGINAL ARTICLESМесто эндемичного для республики Саха (Якутия) генотипа S возбудителя туберкулеза в глобальной филогении по результатам полногеномного секвенированияThe Place of S Genotype of Mycobacterium Tuberculosis Which is Endemic to the Republic of Sakha (Yakutia), in the Global Phylogeny according to Results of Whole-Genome SequencingСиньковВ. В.SinkovV. V.

Cиньков Вячеслав Владимирович, К.м.н, старший научный сотрудник Института эпидемиологии и микробиологии

Тел.: +7 (902) 569-84-81

664003, Россия, г. Иркутск, ул. Тимирязева, д. 16

Vyacheslav V. Sinkov, Candidate of Medical Sciences, Senior Researcher of Research Institute of Epidemiology and Microbiology

Phone: +7 (902) 569-84-81

16, Timiryazeva St., Irkutsk, Russia, 664003

vsinkov@yandex.ruАлексееваГ. И.AlekseevaG. I.

Алексеева Галина Ивановна, Д.м.н., заведующая бактериологической лабораторией

Тел.: +7 (964) 426-06-09

г. Якутск, ул. Петра Алексеева, д. 93

Galina I. Alekseeva, Doctor of Medical Sciences, Head of Bacteriological Laboratory

Phone: +7 (964) 426-06-09

93 Petra Alekseeva St., Yakutsk, Sakha Republic (Yakutia), 677000

agi_nik@mail.ruЖдановаС. Н.ZhdanovaS. N.

Жданова Светлана Николаевна, Д.м.н., ведущий научный сотрудник Института эпидемиологии и микробиологии

Тел.: +7 (914) 877-44-15

664003, Россия, г. Иркутск, ул. Тимирязева, д. 16

Svetlana N. Zhdanova, Doctor of Medical Sciences, Leading Researcher of Research Institute of Epidemiology and Microbiology

Phone: +7 (914) 877-44-15

16, Timiryazeva St., Irkutsk, Russia, 664003

svetnii@mail.ruВинокуроваМ. К.VinokurovaM. K.

Винокурова Мария Константиновна, Д.м.н., заместитель директора по организационной и научной работе

Тел.: +7 (964) 423-94-94

677000, Республика Саха (Якутия), г. Якутск, ул. Петра Алексеева, д. 93

Maria K. Vinokurova, Doctor of Medical Sciences, Deputy Director for Statistics and Research

Phone: +7 (964) 423-94-94

93 Petra Alekseeva St., Yakutsk, Sakha Republic (Yakutia), 677000

mkvin61@mail.ruПрокопьевЕ. С.ProkopievE. S.

Прокопьев Егор Спиридонович, Д.м.н., директор

Тел.: +7 (4112) 47-51-44; +7 (914) 272-42-58

677000, Республика Саха (Якутия), г. Якутск, ул. Петра Алексеева, д. 93

Egor S. Prokopiev, Doctor of Medical Sciences, Director

Phone: +7 (4112) 47-51-44; +7 (914) 272-42-58

93 Petra Alekseeva St., Yakutsk, Sakha Republic (Yakutia), 677000

ftiziatria-2010@mail.ruОгарковО. Б.OgarkovO. B.

Oгарков Олег Борисович, Д.м.н., директор Института эпидемиологии и микробиологии

Тел.: +7 (964) 225-52-58

664003, Россия, г. Иркутск, ул. Тимирязева, д. 16

Oleg B. Ogarkov, Doctor of Medical Sciences, Director of Research Institute of Epidemiology and Microbiology

Phone: +7 (964) 225-52-58

16, Timiryazeva St., Irkutsk, Russia, 664003

obogarkov@sbamsr.irk.ruФГБНУ «Научный центр проблем здоровья семьи и репродукции человека»РоссияScientific Сenter for Family Health and Human Reproduction ProblemsRussian FederationГБУ РС (Я) «Научно-практический центр «Фтизиатрия» им. Е. Н. Андреева»РоссияScientific Practical Phthisiology Center Named after E.N. AndreevRussian Federation20232412202310151419Copyright © Синьков В.В., Алексеева Г.И., Жданова С.Н., Винокурова М.К., Прокопьев Е.С., Огарков О.Б., 20232023Синьков В.В., Алексеева Г.И., Жданова С.Н., Винокурова М.К., Прокопьев Е.С., Огарков О.Б.Sinkov V.V., Alekseeva G.I., Zhdanova S.N., Vinokurova M.K., Prokopiev E.S., Ogarkov O.B.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.tibl-journal.com/jour/article/view/1762Цель исследования

Цель исследования: оценить устойчивость циркуляции генотипа S и S-подобных штаммов M. tuberculosis (МБТ) на территории Республики Саха (Якутия) за 12-летний период и провести их филогенетическую идентификацию относительно Евро-Американской сублинии L4.4.

Материалы и методы

Материалы и методы. В период с 2009 по 2022 гг. молекулярно-генетическими методами исследовано 513 штаммов МБТ от больных туберкулезом легких. Обнаружено 92 изолята, принадлежащих генотипу S или имевшему S-подобный генетический профиль. Проведено полногеномное секвенирование пяти штаммов генотипа S, циркулировавших на территории РС (Я) в 2020–2022 гг. Выполнен глобальный филогенетический анализ и определены эволюционные взаимоотношения полученных геномов, разработан ПЦР-РВ тест для экспресс-выявления штаммов генотипа S.

Результаты

Результаты. Наблюдается устойчивая циркуляция МБТ S и S-подобных генотипов на территории РС (Я), принадлежащих Евро-Американской сублинии L4.4, подтип L4.4.1.1. Эволюционная модель подтвердила ранее высказанную нами гипотезу о том, что распространение генотипа S среди коренного населения Якутии связано с массовыми контактами с русскими переселенцами, начиная с 17 века.

Заключение

Заключение. Распространение штаммов МБТ Евро-Американской сублинии L4.4, подтип L4.4.1.1 среди коренного населения Новой Зеландии, Канады и Якутии в 17–19 веках имеет большое сходство.

The objective

The objective: to assess the stability of circulation of S genotype and S-like strains of M. tuberculosis (MTB) in the Republic of Sakha (Yakutia) over a 12-year period and perform their phylogenetic identification relative to the L4.4 Euro-American subline.

Subjects and Methods

Subjects and Methods. Between 2009 and 2022, 513 MTB strains isolated from pulmonary tuberculosis patients were studied using molecular genetic methods. 92 isolates belonging to S genotype or having an S-like genetic profile were found. Whole-genome sequencing of five strains of S genotype that circulated in the territory of the Republic of Sakha (Yakutia) in 2020-2022 was carried out. A global phylogenetic analysis was performed and evolutionary relationship of the obtained genomes was determined, a RT-PCR test was developed for the rapid detection of S genotype strains.

Results

Results. In the territory of the Republic of Sakha (Yakutia), there is a stable circulation of S and S-like MTB genotypes belonging to the L4.4 Euro-American subline, the L4.4.1.1 subtype. The evolutionary model has confirmed the previously stated hypothesis that the spread of the S genotype among the indigenous population of Yakutia is associated with mass exposure to the Russian settlers which started from the beginning of the 17th century.

Conclusion

Conclusion. Spread of MTB strains of the L4.4 Euro-American subline, L4.4.1.1 subtype, among the indigenous populations of New Zealand, Canada and Yakutia in the 17th-19th centuries is very similar.

М. tuberculosisгенотип Sфилогеография генетической линии L4.4.ЯкутияM. tuberculosisS genotypephylogeography of the L4.4genetic lineYakutiaРабота выполнена в рамках НОЦ «СЕВЕР: ТЕРРИТОРИЯ УСТОЙЧИВОГО РАЗВИТИЯ» и НИР № 0416-2021-003.This research was carried out within the framework of the Research Center of NORTH: TERRITORY OF SUSTAINABLE DEVELOPMENT and R&D No. 0416-2021-003ReferencesЕвдокимова Н. Е., Винокурова М. К., Алексеева Г. И., Кравченко А. Ф., Жданова С. Н., Огарков О. Б., Савилов Е. Д. Клинико-бактериологическая характеристика туберкулеза легких с генотипом S Mycobacterium tuberculosis в Республике Саха (Якутия) // Туберкулёз и болезни лёгких. – 2019. – Т. 97, № 6. – С. 54–55.Evdokimova N.E., Vinokurova M.K., Alekseeva G.I., Kravchenko A.F., Zhdanova S.N., Ogarkov O.B., Savilov E.D. Clinical and bacteriological characteristics of pulmonary tuberculosis with genotype S of Mycobacterium tuberculosis in Sakha Republic (Yakutia). Tuberculosis and Lung Diseases, 2019, vol. 97, no. 6, pp. 54-55. (In Russ.)Евдокимова Н. Е., Винокурова М. К., Жданова С. Н., Огарков О. Б., Кравченко А. Ф., Савилов Е. Д. Результаты лечения новых случаев туберкулеза легких в зависимости от основных генотипов Mycobacterium tuberculosis в Республике Саха (Якутия) // Туберкулёз и болезни лёгких. – 2021. – Т. 99, № 1. – С. 41–47.Evdokimova N.E., Vinokurova M.K., Zhdanova S.N., Ogarkov O.B., Kravchenko A.F., Savilov E.D. Treatment outcomes in new pulmonary tuberculosis cases depending on the main genotypes of Mycobacterium tuberculosis in the Republic of Sakha (Yakutia). Tuberculosis and Lung Diseases, 2021, vol. 99, no. 1, pp. 41-47. (In Russ.)Жданова С. Н., Алексеева Г. И., Огарков О. Б., Кравченко А. Ф., Зоркальцева Е. Ю., Винокурова М. К., Савилов Е. Д. Сравнительный анализ генотипов Mycobacterium tuberculosis в республике Саха (Якутия) и Иркутской области // Якутский медицинский журнал. – 2013. – № 1 (41). – С. 68–71.Zhdanova S.N., Alekseeva G.I., Ogarkov O.B., Kravchenko A.F., Zorkaltseva E.Yu., Vinokurova M.K., Savilov E.D. The comparative analysis of Mycobacterium tuberculosis genotypes in the Sakha Republic (Yukutia) and Irkutsk Region. Yakutsky Meditsinsky Journal, 2013, no. 1 (41), pp. 68-71. (In Russ.)Жданова С. Н., Огарков О. Б., Алексеева Г. И., Винокурова М. К., Синьков В. В., Астафьев В. А., Савилов Е. Д., Кравченко А. Ф. Генетическое разнообразие изолятов микобактерий туберкулеза из Республики Саха (Якутия), Россия // Молекулярная генетика, микробиология и вирусология. – 2016. – Т. 34, № 2. – С. 43–48.Zhdanova S.N., Ogarkov O.B., Alekseeva G.I., Vinokurova M.K., Sinkov V.V., Astafiev V.A., Savilov E.D., Kravchenko A.F. Genetic diversity of Mycobacterium tuberculosis isolates from the Republic of Sakha (Yakutia), Russia. Molekulyarnaya Genetika, Mikrobiologiya i Virusologiya, 2016, vol. 34, no. 2, pp. 43-48. (In Russ.)Жданова С. Н., Огарков О. Б., Лац А. А., Зарбуев А. Н., Бадлеева М. В., Унтанова Л. С., Савилов Е. Д. Выявление убиквитарных и эндемичных генотипов Mycobacterium tuberculosis на территории республики Бурятия // Молекулярная генетика, микробиология и вирусология. – 2014. – № 2. – С. 12-Zhdanova S.N., Ogarkov O.B., Lats A.A., Zarbuev A.N., Badleeva M.V., Untanova L.S., Savilov E.D. Identification of ubiquitous and endemic genotypes of Mycobacterium tuberculosis in the Republic of Buryatia. Molekulyarnaya Genetika, Mikrobiologiya i Virusologiya, 2014, no. 2, pp. 12- (In Russ.)Синьков В. В., Савилов Е. Д., Огарков О. Б. Реконструкция эпидемической истории «пекинского» генотипа Mycobacterium tuberculosis в России и странах бывшего СССР по результатам сполиготипирования // Молекулярная генетика, микробиология и вирусология. – 2011. – № 3. – С. 25–29.Sinkov V.V., Savilov E.D., Ogarkov O.B. Reconstruction of epidemic history of Beijing genotype of Mycobacterium tuberculosis in Russia and countries of the former Soviet Union basing on spoligotyping results. Molekulyarnaya Genetika, Mikrobiologiya i Virusologiya, 2011, no. 3, pp. 25-29. (In Russ.)Синьков В. В., Савилов Е. Д., Огарков О. Б. Эпидемиология туберкулеза в России: эпидемиологические и исторические доказательства в пользу сценария распространения "пекинского" генотипа M. tuberculosis в XX веке // Эпидемиология и вакцинопрофилактика. – 2010. – № 6 (55). – С. 23–28.Sinkov V.V., Savilov E.D., Ogarkov O.B. Epidemiology of tuberculosis in Russia: epidemiological and historical evidences of transmission of Beijing genotype of M. tuberculosis in the XXth cent. Epidemiologiya i Vaktsionoprofilaktika, 2010, no. 6 (55), pp. 23-28. (In Russ.)Dabernat H., Thèves C., Bouakaze C., Nikolaeva D., Keyser C., Mokrousov I., Géraut A., Duchesne S., Gérard P., Alexeev A.N., Crubézy E., Ludes B. Tuberculosis epidemiology and selection in an autochthonous Siberian population from the 16th–19th century // PLoS One. – 2014. – Vol. 9, №2. – Р. e89877. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0089877Dabernat H., Thèves C., Bouakaze C., Nikolaeva D., Keyser C., Mokrousov I., Géraut A., Duchesne S., Gérard P., Alexeev A.N., Crubézy E., Ludes B. Tuberculosis epidemiology and selection in an autochthonous Siberian population from the 16th-19th century. PLoS One, 2014, vol. 9, no. 2, pp. e89877. https://doi.org/ 10.1371/journal.pone.0089877.David M. Hillis, James J. Bull, An Empirical Test of Bootstrapping as a Method for Assessing Confidence in Phylogenetic Analysis // Systematic Biology. – 1993. – Vol. 42, № 2. – P. 182–192. https://doi.org/10.1093/sysbio/42.2.182David M. Hillis, James J. Bull. An empirical test of bootstrapping as a method for assessing confidence in phylogenetic analysis. Systematic Biology, 1993, vol. 42, no. 2, pp. 182–192. https://doi.org/10.1093/sysbio/42.2.182.Homolka S., Projahn M., Feuerriegel S., Ubben T., Diel R., Nübel U., Niemann S. High resolution discrimination of clinical Mycobacterium tuberculosis complex strains based on single nucleotide polymorphisms // PLoS One. – 2012. – Vol. 7, № 7. – P. e39855. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0039855Homolka S., Projahn M., Feuerriegel S., Ubben T., Diel R., Nübel U., Niemann S. High resolution discrimination of clinical Mycobacterium tuberculosis complex strains based on single nucleotide polymorphisms. PLoS One, 2012, vol. 7, no. 7, pp. e39855. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0039855.Lew J. M., Kapopoulou A., Jones L. M., Cole S. T. TubercuList-10 years after // Tuberculosis (Edinb). – 2011. – Vol. 91, № 1. – P. 1–7. https://doi.org/10.1016/j.tube.2010.09.008Lew J.M., Kapopoulou A., Jones L.M., Cole S.T. TubercuList-10 years after. Tuberculosis (Edinb.), 2011, vol. 91, no. 1, pp. 1-7. https://doi.org/10.1016/j.tube.2010.09.008.Li H., Durbin R. Fast and accurate short read alignment with Burrows–Wheeler transform // Bioinformatics. – 2009. – Vol. 25, № 14. – P. 1754–1760. https://doi.org/10.1093/bioinformatics/btp324Li H., Durbin R. Fast and accurate short read alignment with Burrows-Wheeler transform. Bioinformatics, 2009a, vol. 25, no. 14, pp. 1754-1760. https://doi.org/10.1093/bioinformatics/btp324.Li H., Handsaker B., Wysoker A., Fennell T., Ruan J., Homer N., Marth G., Abecasis G., Durbin R. 1000 Genome Project Data Processing Subgroup. The Sequence Alignment/Map format and SAMtools // Bioinformatics. – 2009. – Vol. 25, № 16. – P. 2078–2079. https://doi.org/10.1093/bioinformatics/btp352Li H., Handsaker B., Wysoker A., Fennell T., Ruan J., Homer N., Marth G., Abecasis G., Durbin R. 1000 Genome Project Data Processing Subgroup. The Sequence Alignment/Map format and SAMtools. Bioinformatics, 2009b, vol. 25, no. 16, pp. 2078-2079. https://doi.org/10.1093/bioinformatics/btp352Minh B. Q., Schmidt H. A., Chernomor O., Schrempf D., Woodhams M. D., Haeseler A. von, Lanfear R. IQ-TREE 2 New models and efficient methods for phylogenetic inference in the genomic era // Molecular Biology and Evolution – 2020.– Vol. 37. – P. 1530–1534. https://doi.org/10.1093/molbev/msaa015Minh B.Q., Schmidt H.A., Chernomor O., Schrempf D., Woodhams M.D., Haeseler A. von Lanfear R. IQ-TREE 2 New models and efficient methods for phylogenetic inference in the genomic era. Mol. Biol. Evol., 2020, vol. 37, pp. 1530-1534. https://doi.org/10.1093/molbev/msaa015MIRU. URL: http://www.miru-vntrplus.org/MIRU/miruinfo.faces;jsessionid=89112F274226E781C7B0B0D9118FDD70MIRU. Available: http://www.miru-vntrplus.org/MIRU/miruinfo.faces;jsessionid=89112F274226E781C7B0B0D9118FDD70Mulholland C. V., Shockey A. C., Aung H. L., Cursons R. T., O'Toole R. F., Gautam S. S., Brites D., Gagneux S., Roberts S. A., Karalus N., Cook G. M., Pepperell C. S., Arcus V. L. Dispersal of Mycobacterium tuberculosis Driven by Historical European Trade in the South Pacific // Front. Microbiol. – 2019. – Vol. 10. – P. 2778. https://doi.org/10.3389/fmicb.2019.02778Mulholland C.V., Shockey A.C., Aung H.L., Cursons R.T., O'Toole R.F., Gautam S.S., Brites D., Gagneux S., Roberts S.A., Karalus N., Cook G.M., Pepperell C.S., Arcus V.L. Dispersal of Mycobacterium tuberculosis driven by historical European trade in the South Pacific. Front. Microbiol., 2019, vol. 10, pp. 2778. https://doi.org/ 10.3389/fmicb.2019.02778.Pepperell C. S., Granka J. M., Alexander D. C., Behr M. A., Chui L., Gordon J., Guthrie J. L., Jamieson F. B., Langlois-Klassen D., Long R., Nguyen D., Wobeser W., Feldman M. W. Dispersal of Mycobacterium tuberculosis via the Canadian fur trade // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. – 2011. – Vol. 108, № 16. – P. 6526–31. https://doi.org/10.1073/pnas.1016708108Pepperell C.S., Granka J.M., Alexander D.C., Behr M.A., Chui L., Gordon J., Guthrie J.L., Jamieson F.B., Langlois-Klassen D., Long R., Nguyen D., Wobeser W., Feldman M.W. Dispersal of Mycobacterium tuberculosis via the Canadian fur trade. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 2011, vol. 108, no. 16, pp. 6526-31. https://doi.org/ 10.1073/pnas.1016708108.SNP BSATool https://zenodo.org/record/3352204#.Y_XkC3ZByUkSNP BSATool https://zenodo.org/record/3352204#.Y_XkC3ZByUkStucki D., Brites D., Jeljeli L., Coscolla M., et al. Mycobacterium tuberculosis lineage 4 comprises globally distributed and geographically restricted sublineages. Nat Genet. – 2016. – Vol. 48, № 12. – P. 1535–1543. https://doi.org/10.1038/ng.3704Stucki D., Brites D., Jeljeli L., Coscolla M. et al. Mycobacterium tuberculosis lineage 4 comprises globally distributed and geographically restricted sublineages. Nat. Genet., 2016, vol. 48, no. 12, pp. 1535-1543. https://doi.org/10.1038/ng.3704.

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