Фенотипическое определение спектра лекарственной чувствительности Mycobacterium tuberculosis на основе применения микобактериофагов

В последние годы возрос интерес к фаговым технологиям как к перспективным методам быстрого определения спектра лекарственной чувствительности бактерий, в том числе Mycobacterium tuberculosis. Микобактериофаги способны специфически инфицировать M. tuberculosis, что дает возможность разработки новых эффективных, экономичных диагностических тестов, а также принципиально новых лекарственных препаратов для лечения туберкулеза. Проанализированы 27 источников, описывающие основные методы, используемые для определения спектра лекарственной чувствительности M. tuberculosis с помощью микобактериофагов. Преимуществом этих методов являются: быстрота (получение результатов за 24-96 часов с момента начала анализа); специфичность (основаны на строгом круге хозяев фага). Это позволяет в короткие сроки выявлять наличие возбудителя туберкулеза и его лекарственную чувствительность к противотуберкулезным препаратам. 

1. Беляев Д.В., Вахрушева Д.В., Винокуров А.С. и др. Тестирование лекарственной чувствительности клинических изолятов Mycobacterium tuberculosis методом пропорций: методические рекомендации. Москва: РОФ, 2022.

2. Елисеев П.И., Байракова А.Л., Ганджалян Т.А., Зорина В.В., Баланцев Г.А., Марьяндышев А.О. Мониторинг мутаций, ассоциированных с устойчивостью Mycobacterium tuberculosis к противотуберкулезным препаратам // Туберкулез и болезни легких. – 2025. – Т. 103, № 1. – С. 45-53. https://doi.org/10.58838/2075-1230-2025-1031-45-53

3. Лапенкова М.Б., Арустамова Г.А., Аляпкина Ю.С., Филиппов П.H., Лазебный С.В., Владимирский М.А. Тест-система для фенотипического определения лекарственной чувствительности клинических изолятов микобактерий туберкулеза на основе применения микобактериофагов // Туберкулез и болезни легких. – 2020. – Т. 98, № 8. – С. 14-22. https://doi.org/10.21292/2075-1230-2020-98-8-14-22

4. Banaiee N., Bobadilla-Del-Valle M., Bardarov S. Jr., Riska P.F., Small P.M., Ponce-De-Leon A., Jacobs W.R. Jr., Hatfull G.F., Sifuentes-Osornio J. Luciferase reporter mycobacteriophages for detection, identification, and antibiotic susceptibility testing of Mycobacterium tuberculosis in Mexico // J Clin Microbiol. – 2001. – Vol. 39, № 11. – Р. 3883-3888. https://doi.org/10.1128/JCM.39.11.3883-3888.2001

5. Carrière C., Riska P.F., Zimhony O., Kriakov J., Bardarov S., Burns J., Chan J., Jacobs W.R. Jr. Conditionally replicating luciferase reporter phages: improved sensitivity for rapid detection and assessment of drug susceptibility of Mycobacterium tuberculosis // J Clin Microbiol. – 1997. – Vol. 35, № 12. – Р. 3232-3239. https://doi.org/10.1128/jcm.35.12.3232-3239.1997

6. Dusthackeer A., Kumar V., Subbian S., Sivaramakrishnan G., Zhu G., Subramanyam B., Hassan S., Nagamaiah S., Chan J., Paranji Rama N. Construction and evaluation of luciferase reporter phages for the detection of active and non-replicating tubercle bacilli // J Microbiol Methods. – 2008. – Vol. 73, № 1. – Р. 18-25. https://doi.org/10.1016/j.mimet.2008.01.005

7. Froman S., Will D.W., Bogen E. Bacteriophage active against virulent Mycobacterium tuberculosis. I. Isolation and activity // Am J Public Health Nations Health. – 1954. – Vol. 44, № 10. – Р. 1326-1333. https://doi.org/10.2105/ajph.44.10.1326

8. Hatfull G.F. Molecular Genetics of Mycobacteriophages // Microbiol Spectr. – 2014. – Vol. 2, № 2. – Р.1-36 https://doi.org/10.1128/microbiolspec. MGM2-0032-2013

9. Hatfull G.F. Mycobacteriophages: Genes and genomes // Annu Rev Microbiol. – 2010. – № 64. – Р. 331-356. https://doi.org/10.1146/annurev.micro.112408.134233

10. Hatfull G.F. Mycobacteriophages: windows into tuberculosis // PLoS Pathog. – 2014. – Vol. 10, № 3. – Р. e1003953. https://doi.org/10.1371/journal.ppat.1003953

11. Hatfull G.F. The Secret Lives of Mycobacteriophages // Adv Virus Res. – 2012. – № 82. – Р. 179-288. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-394621-8.00015-7

12. Hosseiniporgham S., Sechi L.A. A Review on Mycobacteriophages: From Classification to Applications // Pathogens. –2022. – Vol. 11, № 7. – Р. 777. https://doi.org/10.3390/pathogens11070777

13. Jacobs W.R. Jr., Barletta R.G., Udani R., Chan J., Kalkut G., Sosne G., Kieser T., Sarkis G.J., Hatfull G.F., Bloom B.R. Rapid assessment of drug susceptibilities of Mycobacterium tuberculosis by means of luciferase reporter phages // Science. – 1993. – Vol. 260, № 5109. – Р. 819-822. https://doi.org/10.1126/science.8484123

14. Kisa O., Albay A., Bedir O., Baylan O., Doganci L. Evaluation of FASTPlaqueTB-RIF for determination of rifampicin resistance in Mycobacterium tuberculosis complex isolates // Int J Tuberc Lung Dis. – 2003. – Vol. 7, № 3. – Р. 284-288.

15. Marei A.M., El-Behedy E.M., Mohtady H.A., Afify A.F. Evaluation of a rapid bacteriophage-based method for the detection of Mycobacterium tuberculosis in clinical samples // J. Med. Microbiol. –2003. – Vol. 52, № Pt 4. – Р. 331-335. https://doi.org/10.1099/jmm.0.05091-0

16. McNerney R., Kambashi B.S., Kinkese J., Tembwe R., Godfrey-Faussett P. Development of a bacteriophage phage replication assay for diagnosis of pulmonary tuberculosis // J Clin Microbiol. –2004. – Vol. 42, № 5. – Р. 2115-2120. https://doi.org/10.1128/JCM.42.5.2115-2120.2004

17. McNerney R., Wilson S.M., Sidhu A.M., et al. Inactivation of mycobacteriophage D29 using ferrous ammonium sulphate as tool for the detection of viabl Mycobacterium smegmatis and M. tuberculosis // Res Microbiol. – 1998. – Vol. 149, № 7. – Р. 487-495. https://doi.org/10.1016/s0923-2508(98)80003-x

18. Pearson R.E., Jurgensen S., Sarkis G.J., Hatfull G.F., Jacobs W.R. Jr. Construction of D29 shuttle phasmids and luciferase reporter phages for detection of mycobacteria // Gene. – 1996. – Vol. 183, № 1-2. – Р. 129-136. https://doi.org/10.1016/s0378-1119(96)00530-6

19. Pholwat S., Ehdaie B., Foongladda S., Kelly K., Houpt E. Real-time PCR using mycobacteriophage DNA for rapid phenotypic drug susceptibility results for Mycobacterium tuberculosis // J Clin Microbiol. – 2012. – Vol. 50, № 3. – Р. 754-761. https://doi.org/10.1128/JCM.01315-11

20. Piuri M., Jacobs W.R. Jr., Hatfull G.F. Fluoromycobacteriophages for rapid, specific, and sensitive antibiotic susceptibility testing of Mycobacterium tuberculosis // PLoS One. – 2009. – Vol. 4, № 3. –Р. e4870. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0004870

21. Pope W.H., Jacobs-Sera D., Russell D.A., Peebles C.L., Al-Atrache Z., Alcoser T.A., Alexander L. M., Alfano M.B., Alford S.T., Amy N.E., Anderson M.D., Anderson A.G., et al. Expanding the diversity of mycobacteriophages: Insights into genome architecture and evolution // PLoS One. –2011. – Vol. 6, № 1. – Р. e16329. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0016329

22. Sarkis G.J., Jacobs W.R. Jr., Hatfull G.F. L5 luciferase reporter mycobacteriophages: a sensitive tool for the detection and assay of live mycobacteria // Mol Microbiol. – 1995. – Vol. 15, № 6. – Р.1055-67. https://doi.org/10.1111/j.1365-2958.1995.tb02281.x

23. Símboli N., Takiff H., McNerney R., López B., Martin A., Palomino J. C., et al. In-house phage amplification assay is a sound alternative for detecting rifampin-resistant Mycobacterium tuberculosis in low-resource settings // Antimicrob. Agents Chemother. – 2005. – Vol. 49, № 1. – Р. 425-427. https://doi.org/10.1128/AAC.49.1.425-427.2005

24. The Actinobacteriophage Database at PhagesDB.org. Available at: http://phagesdb.org [Accessed 27.09.2024]

25. Urdániz E., Rondón L., Martí M.A., Hatfull G.F., Piuri M. Rapid Whole-Cell Assay of Antitubercular Drugs Using Second-Generation Fluoromycobacteriophages // Antimicrob. Agents Chemother. –2016. – Vol. 60, № 5. – Р. 3253-3256. https://doi.org/10.1128/AAC.03016-15

26. Wilson S.M., al-Suwaidi Z., McNerney R., Porter J., Drobniewski F. Evaluation of a new rapid bacteriophage-based method for the drug susceptibility testing of Mycobacterium tuberculosis // Nat Med. –1997. – Vol. 3, № 4. – Р. 465-468. https://doi.org/10.1038/nm0497-465

27. Xiao Y.X., Liu K.H., Lin W.H., Chan T.H. Whole-genome sequencing-based analyses of drug-resistant Mycobacterium tuberculosis from Taiwan // Sci Rep. – 2023. – Vol. 13, № 1. – Р. 2540. https://doi.org/10.1038/s41598-023-29652-3