Генетические детерминанты устойчивости МБТ к рифампицину, не включенные в состав отечественных молекулярно-генетических тест-систем

Цель исследования: изучить генетические детерминанты лекарственной устойчивости МБТ к рифампицину путем секвенирования RRDR гена rpoB.

Материалы и методы. В исследование включен 651 изолят M. tuberculosis, тесты на лекарственную устойчивость (ТЛЧ) которых были проведены генотипическими методами (гТЛЧ): TB-TEST (БИОЧИП-ИМБ, Россия) и «Амплитуб-МЛУ-РВ»

(НПК Синтол, Россия) и фенотипическими методами (фТЛЧ): метод абсолютных концентраций, система BACTEC MGIT 960, набор Sensititre Myco TB. Для 20 изолятов с расхождениями результатов фТЛЧ и гТЛЧ проведено секвенирование методом Сэнгера RRDR гена rpoB.

Результаты. В результате секвенирования обнаружено два варианта мутаций в регионе RRDR гена rpoB, которые не детектируются тест-системами ТБ-ТЕСТ и Амблитуб МЛУ-РВ, но достоверно ассоциированы с устойчивостью МБТ к рифампицину. Наиболее распространенным вариантом явилась вставка трех нуклеотидов (TTC), кодирующих аминокислоту фенилаланин в позиции 434 кодона (1296-1300insTTC).

1. Клинические рекомендации: «Туберкулез у взрослых» 2022. Общероссийская общественная организация «Российское общество фтизиатров». http://cr.minzdrav.gov.ru/recomend/16

2. Умпелева Т. В., Мазурина Е. А., Вахрушева Д. В., Еремеева Н. И. Сравнение различных методов определения лекарственной чувствительности Mycobacterium tuberculosis к рифампицину // Туберкулёз и болезни лёгких – 2022. – Т. 100, № 1. – С. 41–48. https://doi.org/10.21292/2075-1230-2022-100-1-41-48

3. Черноусова Л. Н., Севастьянова Е. В., Ларионова Е. Е., Смирнова Т. Г., Андреевская С. Н., Попов С. А., Журавлев В. Ю., Пузанов В. А., Марьяндышев А. О., Вахрушева Д. В., Кравченко М. А., Сафонова С. Г., Васильева И. А., Эргешов А. Э. Федеральные клинические рекомендации по организации и проведению микробиологической и молекулярно-генетической диагностики туберкулеза: Москва, 2014.

4. Afanas’ev M. V., Ikryannikova L. N., Il’ina E. N., Sidorenko S. V., Kuz’min A. V., Larionova E. E., Smirnova T. G., Chernousova L. N., Kamaev E. Y., Skorniakov S. N., Kinsht V. N., Cherednichenko A. G., Govorun V. M. Molecular characteristics of rifampicin- and isoniazid-resistant Mycobacterium tuberculosis isolates from the Russian Federation // Journal of Antimicrobial Chemotherapy – 2007. – Vol. 59, № 6. – P. 1057–1064. https://doi.org/10.1093/JAC/DKM086

5. Chen X., Wang B., Yang W., Kong F., Li, C., Sun Z., Jelfs P., Gilbert G. L. Rolling circle amplification for direct detection of rpoB gene mutations in Mycobacterium tuberculosis isolates from clinical specimens // Journal of Clinical Microbiology – 2014. – Vol. 52, № 5. – P. 1540–1548. https://doi.org/10.1128/JCM.00065-14/ASSET/60AB97CA-328F-42FF-8CAD-107232BFDE6F/ASSETS/GRAPHIC/ZJM999093342002B.JPEG

6. Cohen K. A., Abeel T., Manson McGuire A., Desjardins C. A., Munsamy V., Shea T. P., Walker B. J., Bantubani N., Almeida D. V., Alvarado L., Chapman S. B., Mvelase N. R., Duffy E. Y., Fitzgerald M. G., Govender P., Gujja S., Hamilton S., Howarth C., Larimer J. D., Maharaj K., Pearson M. D., Priest M. E., Zeng Q., Padayatchi N., Grosset J., Young S. K., Wortman J., Mlisana K. P., O’Donnell M. R., Birren B. W., Bishai W. R., Pym A. S., Earl A. M. Evolution of Extensively Drug-Resistant Tuberculosis over Four Decades: Whole Genome Sequencing and Dating Analysis of Mycobacterium tuberculosis Isolates from KwaZulu-Natal // PLOS Medicine – 2015. – Vol. 12, № 9. e1001880. https://doi.org/10.1371/JOURNAL.PMED.1001880

7. Cooksey R. C., Morlock G. P., Glickman S., Crawford J. T. Evaluation of a line probe assay kit for characterization of rpoB mutations in rifampin-resistant Mycobacterium tuberculosis isolates from New York City // Journal of Clinical Microbiology – 1997. – Vol. 35, № 5. – P. 1281–1283. https://doi.org/10.1128/JCM.35.5.1281-1283.1997

8. De Vos M., Derendinger B., Dolby T., Simpson J., Van Helden P. D., Rice J. E., Wangh L. J., Theron G., Warren R. M. Diagnostic accuracy and utility of FluoroType MTBDR, a new molecular assay for multidrug-resistant tuberculosis // Journal of Clinical Microbiology. – 2018. – Vol. 56, № 9. https://doi.org/10.1128/JCM.00531-18/ASSET/E0F4816D-6FBF-47AD-8B3C2E9165D27814/ASSETS/GRAPHIC/ZJM9990960890002.JPEG

9. Elbir H., Ibrahim N. Y. Frequency of mutations in the rpoB gene of multidrug-resistant Mycobacterium tuberculosis clinical isolates from Sudan // Journal of Infection in Developing Countries. – 2014. – Vol. 8, № 6. – P. 796–798. https://doi.org/10.3855/JIDC.4496

10. Gagneux S. Fitness cost of drug resistance in Mycobacterium tuberculosis // Clinical Microbiology and Infection. – 2009. – Vol. 15. – P. 66–68. https://doi.org/10.1111/j.1469-0691.2008.02685.x

11. Hillemann D., Kubica T., Agzamova R., Venera B., Rüsch-Gerdes S., Niemann S. Rifampicin and isoniazid resistance mutations in Mycobacterium tuberculosis strains isolated from patients in Kazakhstan // The International Journal of Tuberculosis and Lung Disease. – 2005. – Vol. 9, № 10. – P. 1161–1167.

12. Hirano K., Abe C., Takahashi M. Mutations in the rpoB gene of rifampin-resistant Mycobacterium tuberculosis strains isolated mostly in Asian countries and their rapid detection by line probe assay // Journal of Clinical Microbiology. – 1999. Vol. 37, № 8. – P. 2663–2666.

13. Jou R., Chen H. Y., Chiang C. Y., Yu M. C., Su I. J. Genetic diversity of multidrug-resistant Mycobacterium tuberculosis isolates and identification of 11 novel rpoB alleles in Taiwan //Journal of clinical microbiology. – 2005. – Vol. 43, № 3. – P. 1390–1394.

14. Kapur V., Li, L. L., Iordanescu S., Hamrick M. R., Wanger A., Kreiswirth B. N., Musser J. M. Characterization by automated DNA sequencing of mutations in the gene (rpoB) encoding the RNA polymerase beta subunit in rifampin-resistant Mycobacterium tuberculosis strains from New York City and Texas //Journal of clinical microbiology. – 1994. – Vol. 32, № 4. – P. 1095–1098.

15. Li Q. J., Jiao W. W., Yin Q. Q., Xu F., Li J. Q., Sun L., Xiao J., Li Y. J., Mokrousov I., Huang H. R., Shen A. D. Compensatory mutations of rifampin resistance are associated with transmission of multidrug-resistant Mycobacterium tuberculosis Beijing genotype strains in China //Antimicrobial agents and chemotherapy. – 2016. – Vol. 60, № 5. – P. 2807–2812.

16. Nakata N., Kai M., Makino M. Mutation Analysis of Mycobacterial rpoB Genes and Rifampin Resistance Using Recombinant Mycobacterium smegmati s //Antimicrobial agents and chemotherapy. – 2012. – Vol. 56, № 4. – P. 2008–2013.

17. Okonechnikov K., Golosova O., Fursov M., Varlamov A., Vaskin Y., Efremov, I., German Grehov O. G., Kandrov D., Rasputin K., Syabro M., Tleukenov T. Unipro UGENE: a unified bioinformatics toolkit //Bioinformatics. – 2012. – Vol. 28, № 8. – P. 1166–1167.

18. Optimized broth microdilution plate methodology for drug susceptibility testing of Mycobacterium tuberculosis complex. World Health Organization, 2022. http://apps.who.int/bookorders.

19. Poudel A., Nakajima C., Fukushima Y., Suzuki H., Pandey B. D., Maharjan B., Suzuki Y. Molecular characterization of multidrug-resistant Mycobacterium tuberculosis isolated in Nepal // Antimicrobial agents and chemotherapy. – 2012. – Vol. 56, № 6. – P. 2831–2836.

20. Qian L., Abe C., Lin T. P., Yu M. C., Cho S. N., Wang S., Douglas J. T. RpoB genotypes of Mycobacterium tuberculosis Beijing family isolates from East Asian countries // Journal of Clinical Microbiology. – 2002. – Vol. 40, № 3. – P. 1091–1094. https://doi.org/10.1128/JCM.40.3.1091-1094.2002

21. Sajduda A., Brzostek A., Popławska M., Augustynowicz-Kopeć E., Zwolska Z., Niemann S., Dziadek J., Hillemann D. Molecular characterization of rifampin-and isoniazid-resistant Mycobacterium tuberculosis strains isolated in Poland // Journal of Clinical Microbiology. – 2004. – Vol. 42, № 6. – P. 2425– 2431. https://doi.org/10.1128/JCM.42.6.2425-2431.2004

22. Shur K. V., Umpeleva T. V., Bekker O. B., Maslov D. A., Zaychikova M. V., Vakhrusheva D. V., Danilenko V. N. Compilation of the Mycobacterium tuberculosis Beijing-b0 lineage sample and identifying predictors of immune dysfunction in source patients //Bulletin of Russian State Medical University. – 2018, № 3. – P. 23–28. https://doi.org/10.24075/BRSMU.2018.040

23. Shur K. V., Zakharevich N. V., Akimova N. I., Yunes R. A., Frolova S. G., Maslov D. A., Danilenko V. N. Draft Genome Sequences of Mycobacterium tuberculosis Clinical Isolates from the Ural Region of Russia That Carry the pks15/1 Gene // Microbiology Resource Announcements. – 2019. – Vol. 8, №49. – P. e01126-19. https://doi.org/10.1128/MRA.01126-19

24. Somoskov, A., Parsons L. M., Salfinger, M. (2001). The molecular basis of resistance to isoniazid, rifampin, and pyrazinamide in Mycobacterium tuberculosis // Respiratory research. – 2001. – Vol. 2. – P. 1–5. https://doi.org/10.1186/RR54/FIGURES/1

25. Van Deun A., Decroo T., Aung K. J. M., Hossain M. A., Gumusboga M., De Rijk W. B., Tahseen S., de Jong B. C., Rigouts L. Mycobacterium tuberculosis borderline rpoB mutations: emerging from the unknown // European Respiratory Journal. – 2021. – Vol. 58, № 3. https://doi.org/10.1183/13993003.00783-2021

26. Wick R. R., Judd L. M., Gorrie C. L., Holt K. E. Unicycler: resolving bacterial genome assemblies from short and long sequencing reads // PLoS computational biology. – 2017. – Vol. 13, № 6. – P. e1005595. https://doi.org/10.1371/JOURNAL.PCBI.1005595

27. World Health Organization Catalogue of mutations in Mycobacterium tuberculosis complex and their association with drug resistance, 2021. https://www.who.int/publications/i/item/9789240028173

28. World Health Organization Technical manual for drug susceptibility testing of medicines used in the treatment of tuberculosis, 2018. https://www.who.int/publications/i/item/9789241514842

29. Zimenkov D. V., Kulagina E. V., Antonova O. V., Zhuravlev V. Y., Gryadunov D. A. Simultaneous drug resistance detection and genotyping of Mycobacterium tuberculosis using a low-density hydrogel microarray // Journal of antimicrobial chemotherapy. – 2016. – Vol. 71, № 6. – P. 1520–1531.

30. Zur Wiesch P. S., Engelstädter J., Bonhoeffer S. Compensation of fitness costs and reversibility of antibiotic resistance mutations // Antimicrobial agents and chemotherapy. – 2010. – Vol. 54, № 5. – P. 2085–2095. https://doi.org/10.1128/AAC.01460-09