tibljТуберкулез и болезни легкихTuberculosis and Lung Diseases2075-12302542-1506Медицинские знания и технологии10.58838/2075-1230-2025-103-6-17-23tiblj-1928Research ArticleОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИORIGINAL ARTICLESВозможности современных методов тестирования устойчивости к рифампицину в выявлении гетерорезистентности культур Mycobacterium tuberculosisPotential of Modern Methods of Rifampicin Susceptibility Testing in Detection of Heteroresistance of Mycobacterium tuberculosis CulturesЛавренчукЛ. С.LavrenchukL. S.

Лавренчук Леонид Сергеевич - Младший научный сотрудник научно-исследовательского отдела микробиологии и доклинических исследований

620039, г. Екатеринбург, ул. 22-го Партсъезда, д. 50Тел.: +7(343)333-44-59

Leonid S. Lavrenchuk - Junior Researcher of Research Department of Microbiology and Preclinical Studies

50 XXII Parts"ezda St., Yekaterinburg, 620039Phone: +7(343 ) 333-44-59

leon5d@list.ruУмпелеваТ. В.UmpelevaT. V.

Умпелева Татьяна Валерьевна - Ведущий научный сотрудник научно-исследовательского отдела микробиологии и доклинических исследований

620039, г. Екатеринбург, ул. 22-го Партсъезда, д. 50Тел.: +7(343)333-44-59

Tatiana V. Umpeleva - Leading Researcher of Research Department of Microbiology and Preclinical Studies 

50 XXII Parts"ezda St., Yekaterinburg, 620039Phone: +7(343 ) 333-44-59

tumpeleva@yandex.ruБеляевД. В.BelyaevD. V.

Беляев Данила Владимирович - Младший научный сотрудник научно-исследовательскогоклинического отдела

620039, г. Екатеринбург, ул. 22-го Партсъезда, д. 50Тел.: +7(343)333-44-59

Danila V. Belyaev - Junior Researcher of ResearchClinical Department

50 XXII Parts"ezda St., Yekaterinburg, 620039Phone: +7(343 ) 333-44-59

d734698@yandex.ruДиановД. В.DianovD. V.

Дианов Дмитрий Владиславович - Младший научный сотрудник научно-исследовательского отдела микробиологии и доклинических исследований

620039, г. Екатеринбург, ул. 22-го Партсъезда, д. 50Тел.: +7(343)333-44-59

Dmitriy V. Dianov - Junior Researcher of Research Department of Microbiology and Preclinical Studies  

50 XXII Parts"ezda St., Yekaterinburg, 620039Phone: +7(343 ) 333-44-59

dima.dianov.99@mail.ruВахрушеваД. В.VakhrushevaD. V.

Вахрушева Диана Владимировна - Заведующая научно-исследовательским отделом микробиологии и доклинических исследований

620039, г. Екатеринбург, ул. 22-го Партсъезда, д. 50Тел.: +7(343)333-44-59

Diana V. Vakhrusheva - Head of Research Departmentof Microbiology and Preclinical Studies  

50 XXII Parts"ezda St., Yekaterinburg, 620039Phone: +7(343 ) 333-44-59

vakhrusheva2023@yandex.ruУральский научно-исследовательский институт фтизиопульмонологии – филиал ФГБУ «НМИЦ ФПИ»РоссияUral Phthisiopulmonology Research Institute – a Branch of National Medical Research Center of Phthisiopulmonology and Infectious DiseasesRussian Federation20251001202610361723Copyright © Лавренчук Л.С., Умпелева Т.В., Беляев Д.В., Дианов Д.В., Вахрушева Д.В., 20262026Лавренчук Л.С., Умпелева Т.В., Беляев Д.В., Дианов Д.В., Вахрушева Д.В.Lavrenchuk L.S., Umpeleva T.V., Belyaev D.V., Dianov D.V., Vakhrusheva D.V.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/1928Цель исследования

Цель исследования: оценка возможности современных методов тестирования устойчивости к рифампицину в выявлении гетерорезистентности культур Mycobacterium tuberculosis.

Материалы и методы

Материалы и методы. Искусственно созданы смеси чувствительного (H37Rv) и устойчивого (штамм 5521 с ШЛУ, с мутацией rpoB Ser531Leu) штаммов МБТ в пропорциях от 0% до 100%. Для тестирования устойчивости к рифампицину использованы фенотипические методы (BACTEC MGIT 960, метод пропорций на среде Миддлбрук 7H10) и молекулярно-генетические тесты (ТБ-ТЕСТ, Амплитуб-МЛУ-РВ, АмплиТест МБТ-Резист I).

Результаты

Результаты. Фенотипические методы выявили устойчивость к рифампицину при 1% резистентных клеток в смеси. Молекулярно-генетические методы показали вариабельный порог детекции: 5% (АмплиТест МБТ-Резист I), 20% (ТБ-ТЕСТ), 30% (Амплитуб-МЛУ-РВ). Показана возможность повышения чувствительности отечественных молекулярно-генетических тест-систем путем совершенствования программ интерпретации данных ПЦР, а также необходимость разработки алгоритмов диагностики ЛЧ МБТ с учетом ограничений используемых методов. 

The objective

The objective: evaluation of potential of modern methods of rifampicin susceptibility testing in detection of heteroresistance of Mycobacterium tuberculosis cultures.

Subjects and Methods

Subjects and Methods. Mixtures of susceptible (H37Rv) and resistant (strain 5521 with XDR, with the rpoB Ser531Leu mutation) Mycobacterium tuberculosis strains were artificially created in proportions from 0% to 100%. Phenotypic methods (BACTEC MGIT 960, proportion method on Middlebrook 7H10 medium) and molecular genetic tests (TB-TEST, Amplitub-MLU-RV, AmpliTest MBT-Resist I) were used to test resistance to rifampicin.

Results

Results. Phenotypic methods revealed resistance to rifampicin with 1% resistant cells in the mixture. Molecular genetic methods showed variable detection thresholds: 5% (AmpliTest MBT-Resist I), 20% (TB-TEST), and 30% (Amplitub-MDR-RV). The authors demonstrate possibility of enhancing the sensitivity of domestic molecular genetic test systems by improving PCR data interpretation software, as well as the need to develop algorithms for tuberculosis diagnosing, taking into account limitations of the methods used. 

гетерорезистентностьMycobacterium tuberculosisрифампицинлекарственная устойчивостьмолекулярно-генетическая диагностикафенотипические методымутация rpoB Ser531LeuheteroresistanceMycobacterium tuberculosisrifampicindrug resistancemolecular genetic diagnosticsphenotypic methodsrpoB Ser531Leu mutationReferencesБеляев Д.В., Умпелева Т.В., Дианов Д.В., Лавренчук Л.С., Ботева Т.Ю., Вахрушева Д.В. Фенотипическая устойчивость к рифампицину у Mycobacterium tuberculosis с мутацией rpoB Leu430Pro // Туберкулез и болезни легких. – 2024. –Т. 102, № 5. – С. 64-69.Belyaev D.V., Umpeleva T.V., Dianov D.V., Lavrenchuk L.S., Boteva T.Yu., Vakhrusheva D.V. Phenotypic resistance to rifampicin of Mycobacterium tuberculosis with the rpoB Leu430Pro mutation. Tuberculosis and Lung Diseases, 2024, vol. 102, no. 5, pp. 64-69. (In Russ.)Васильева И.А., Самойлова А.Г., Эргешов А.Э., Багдасарян Т.Р., Черноусова Л.Н. Химиотерапия туберкулеза: проблемы и перспективы // Вестник Российской академии медицинских наук. – 2012. – Т. 67, № 11. – C. 9-14. https://doi.org/10.15690/vramn.v67i11.465Vasilyeva I.A., Samoylova A.G., Ergeshov A.E., Bagdasaryan T.R., Chernousova L.N. Tuberculosis chemotherapy: problems and perspectives. Vestnik Rossiiskoy Akademii Meditsinskikh Nauk, 2012, vol. 67, no. 11, pp. 9-14. (In Russ.) https://doi.org/10.15690/vramn. v67i11.465Гостев, В.В., Сидоренко, С.В. Гетерорезистентность: клиническое значение и методы выявления (обзор литературы) // Клиническая лабораторная диагностика. – 2023. – Т. 68, № 7. – С. 422.Gostev V.V., Sidorenko S.V. Heteroresistance: clinical significance and detection methods (literature review). Klinicheskaya Laboratornaya Diagnostika, 2023, vol. 68, no. 7, pp. 422. (In Russ.)Смирнова, Т.Г., Ларионова, Е.Е., Андреевская (Савинкова), С.Н., Севастьянова, Э.В., Черноусова, Л.Н. Тесты лекарственной чувствительности микобактерий. Часть 2. Метод пропорций на плотных питательных средах // Вестник Центрального Научно–Исследовательского Института Туберкулеза. – 2021. – № 3. – С. 79.Smirnova T.G., Larionova E.E., Andreevskaya (Savinkova) S.N., Sevastyanova E.V., Chernousova L.N. Drug susceptibility testing of mycobacteria. Part 2. The proportion method on solid growth media. CTRI Bulletin, 2021, no. 3, pp. 79. (In Russ.)Andersson D.I., Nicoloff H., Hjort K. Mechanisms and clinical relevance of bacterial heteroresistance // Nature Reviews. Microbiology. – 2019. – Vol. 17, № 8. – Р. 479Andersson D.I., Nicoloff H., Hjort K. Mechanisms and clinical relevance of bacterial heteroresistance. Nature Reviews. Microbiology, 2019, vol. 17, no. 8, pp. 479Aung Y.W., Faksri K., Sangka A., Tomanakan K., Namwat W. Heteroresistance of Mycobacterium tuberculosis in the Sputum Detected by Droplet Digital PCR // Biology. – 2023. – Vol. 12, № 4. – Р. 525.Aung Y.W., Faksri K., Sangka A., Tomanakan K., Namwat W. Heteroresistance of Mycobacterium tuberculosis in the sputum detected by droplet digital PCR. Biology, 2023, vol. 12, no. 4, pp. 525.Byrne A.S., Goudreau A., Bissonnette N., Shamputa I.C., Tahlan K. Methods for Detecting Mycobacterial Mixed Strain Infections–A Systematic Review // Frontiers in Genetics. – 2020. – № 11. – Р. 600-692.Byrne A.S., Goudreau A., Bissonnette N., Shamputa I.C., Tahlan K. Methods for detecting mycobacterial mixed strain infections–a systematic review. Frontiers in Genetics, 2020, no. 11, pp. 600-692.Danchuk S.N., Solomon O.E., Kohl T.A., Dreyer V., Barilar I., Utpatel C., Niemann, S., Soolingen D., van, Anthony R., van Ingen J., Michael J.S., Behr M.A. Challenging the gold standard: the limitations of molecular assays for detection of Mycobacterium tuberculosis heteroresistance // Thorax. – 2024. – Vol. 79, № 7. – Р. 670.Danchuk S.N., Solomon O.E., Kohl T.A., Dreyer V., Barilar I., Utpatel C., Niemann, S., Soolingen D., van, Anthony R., van Ingen J., Michael J.S., Behr M.A. Challenging the gold standard: the limitations of molecular assays for detection of Mycobacterium tuberculosis heteroresistance. Thorax, 2024, vol. 79, no. 7, pp. 670.Folkvardsen D.B., Thomsen,V.Ø., Rigouts L., Rasmussen E.M., Bang D., Bernaerts G., Werngren J., Toro J.C., Hoffner S., Hillemann D., Svensson E. Rifampin heteroresistance in Mycobacterium tuberculosis cultures as detected by phenotypic and genotypic drug susceptibility test methods // Journal of Clinical Microbiology. – 2013. – Vol. 51, № 12. – Р. 4220.Folkvardsen D.B., Thomsen,V.Ø., Rigouts L., Rasmussen E.M., Bang D., Bernaerts G., Werngren J., Toro J.C., Hoffner S., Hillemann D., Svensson E. Rifampin heteroresistance in Mycobacterium tuberculosis cultures as detected by phenotypic and genotypic drug susceptibility test methods. Journal of Clinical Microbiology, 2013, vol. 51, no. 12, pp. 4220.Hanekom M., Streicher E.M., Van de Berg D., Cox H., McDermid C., Bosman M., Gey van Pittius N.C., Victor T.C., Kidd M., van Soolingen D., van Helden P.D., Warren R.M. Population structure of mixed Mycobacterium tuberculosis infection is strain genotype and culture medium dependent // PloS One. – 2013. – Vol. 8, № 7. – Р. e70178.Hanekom M., Streicher E.M., Van de Berg D., Cox H., McDermid C., Bosman M., Gey van Pittius N.C., Victor T.C., Kidd M., van Soolingen D., van Helden P.D., Warren R.M. Population structure of mixed Mycobacterium tuberculosis infection is strain genotype and culture medium dependent. PloS One, 2013, vol. 8, no. 7, pp. e70178.Kargarpour Kamakoli M., Sadegh H.R., Farmanfarmaei G., Masoumi M., Fateh A., Javadi G., Rahimi Jamnani F., Vaziri F., Siadat S.D. Evaluation of the impact of polyclonal infection and heteroresistance on treatment of tuberculosis patients // Scientific Reports. – 2017. – № 7. – Р. 41410.Kargarpour Kamakoli M., Sadegh H.R., Farmanfarmaei G., Masoumi M., Fateh A., Javadi G., Rahimi Jamnani F., Vaziri F., Siadat S.D. Evaluation of the impact of polyclonal infection and heteroresistance on treatment of tuberculosis patients. Scientific Reports, 2017, no. 7, pp. 41410.Mascellin M.T., Porowska B., De Angelis M., Oliva A. Antibiotic susceptibility, heteroresistance, and updated treatment strategies in Helicobacter pylori infection // Drug Design, Development and Therapy. – 2017. – Vol. 11. – Р. 2209.Mascellin M.T., Porowska B., De Angelis M., Oliva A. Antibiotic susceptibility, heteroresistance, and updated treatment strategies in Helicobacter pylori infection. Drug Design, Development and Therapy, 2017, vol. 11. pp. 2209.Rinder H., Mieskes K.T., Löscher T. Heteroresistance in Mycobacterium tuberculosis // The International Journal of Tuberculosis and Lung Disease: The Official Journal of the International Union Against Tuberculosis and Lung Disease. – 2001. – Vol. 5, № 4. – Р. 339.Rinder H., Mieskes K.T., Löscher T. Heteroresistance in Mycobacterium tuberculosis. The International Journal Tuberculosis and Lung Diseases: The Official Journal of the International Union Against Tuberculosis and Lung Disease, 2001, vol. 5, no. 4, pp. 339.Shin S.S., Modongo C., Baik Y., Allender C., Lemmer D., Colman R.E., Engelthaler D.M., Warren R.M., Zetola N.M. Mixed Mycobacterium tuberculosis – Strain Infections Are Associated With Poor Treatment Outcomes Among Patients With Newly Diagnosed Tuberculosis, Independent of Pretreatment Heteroresistance // The Journal of Infectious Diseases. – 2018. – Vol. 218, № 12. – Р. 1974.Shin S.S., Modongo C., Baik Y., Allender C., Lemmer D., Colman R.E., Engelthaler D.M., Warren R.M., Zetola N.M. Mixed Mycobacterium tuberculosis – strain infections are associated with poor treatment outcomes among patients with newly diagnosed tuberculosis, independent of pretreatment heteroresistance. The Journal of Infectious Diseases, 2018, vol. 218, no. 12, pp. 1974.Warren R.M., Streicher E.M., Charalambous S., Churchyard G., van der Spuy G.D., Grant A.D., van Helden P.D., Victor T.C. Use of spoligotyping for accurate classification of recurrent tuberculosis // Journal of Clinical Microbiology. – 2002. – Vol. 40, № 10. – Р. 3851.Warren R.M., Streicher E.M., Charalambous S., Churchyard G., van der Spuy G.D., Grant A.D., van Helden P.D., Victor T.C. Use of spoligotyping for accurate classification of recurrent tuberculosis. Journal of Clinical Microbiology, 2002, vol. 40, no. 10, pp. 3851.Ye M., Yuan W., Molaeipour L., Azizian K., Ahmadi A., Kouhsari E. Antibiotic heteroresistance in Mycobacterium tuberculosis isolates: a systematic review and meta–analysis // Annals of Clinical Microbiology and Antimicrobials. – 2021. – Vol. 20, № 1. – Р. 73.Ye M., Yuan W., Molaeipour L., Azizian K., Ahmadi A., Kouhsari E. Antibiotic heteroresistance in Mycobacterium tuberculosis isolates: a systematic review and meta–analysis. Annals of Clinical Microbiology and Antimicrobials, 2021, vol. 20, no. 1, pp. 73.Zheng C., Li S., Luo Z., Pi R., Sun H., He Q., Tang K., Luo M., Li Y., Couvin D., Rastogi N., Sun Q. Mixed Infections and Rifampin Heteroresistance among Mycobacterium tuberculosis Clinical Isolates // Journal of Clinical Microbiology. – 2015. – Vol. 53, № 7. – Р. 2138.Zheng C., Li S., Luo Z., Pi R., Sun H., He Q., Tang K., Luo M., Li Y., Couvin D., Rastogi N., Sun Q. Mixed infections and rifampin heteroresistance among Mycobacterium tuberculosis clinical isolates. Journal of Clinical Microbiology, 2015, vol. 53, no. 7, pp. 2138.

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