| Аннотация |
Цель научного исследования *
Исследование актуальных для Северной Азии социально-значимых и природно-очаговых инфекций для мониторинга, управления и минимизации инфекционной заболеваемости
Актуальность проблемы, предлагаемой к решению *
Несмотря на очевидные успехи российского здравоохранения в области контроля за инфекционными заболеваниями, перечень социально значимых заболеваний и заболеваний, представляющих опасность для окружающих продолжает расширяться (Постановление Правительства РФ от 1 декабря 2004 г. N 715 «Об утверждении перечня социально значимых заболеваний и перечня заболеваний, представляющих опасность для окружающих» с изменениями и дополнениями от 13 июля 2012г. и от 31 января 2020г.).
Все это делает необходимым актуализацию профилактических и противоэпидемических мер борьбы, как с известными инфекционными заболеваниями, так и с появляющимися новыми, ранее не регистрировавшимися инфекциями (SARS-Cov-2).
В рамках Стратегии предупреждения распространения антимикробной резистентности в РФ (Распоряжение Правительства Российской Федерации от 16 августа 2024 г. N 2214-р )на период до 2030 немаловажное значение уделяетсяразработке и применению единых алгоритмов индикации и идентификации возбудителей инфекционных заболеваний человека, включая штаммы микроорганизмов с множественной лекарственной устойчивостью, в том числе с применением молекулярно-биологических методов. Авторами Стратегии предполагается, что будет продолжено активное развитие серологических, генетических и молекулярно-биологических методов идентификации возбудителей инфекциям. В докладе ВОЗ “Globalantimicrobialresistanceandusesurveillancesystemreport” (WHO, 2022) указано, что устойчивость проявляется у множества самых различных возбудителей инфекций. Из-за развития лекарственной устойчивости все человечество может потерять те достижения медицины, которые позволяли нам жить дольше и меньше болеть. По данным Всемирной организации здравоохранения туберкулёз остаётся глобальной угрозой общественного здравоохранения, особенно в развивающихся странах. Четверть населения планеты инфицирована туберкулёзом; в 2021 году зарегистрировано свыше 10 миллионов новых случаев и около 1,6 миллиона смертей. Туберкулёз занимает 13-е место среди причин смертности и 2-е – среди причин смерти после COVID-19. Прекращение эпидемии туберкулёза к 2030 году включено в Цели устойчивого развития Организации Объединённых Наций, однако, несмотря на практически 150-летнюю историю изучения, патогенез заболевания и молекулярно-генетические факторы патогена, отягощающие течение инфекции, остаются недостаточно исследованными. В то же время, сателлитнаямикробиота туберкулезных очагов может способствовать прогрессированию патологического процесса и приводить к неблагоприятному исходу туберкулеза легких, однако ее вклад остается слабо изученным (Орлова Е.А. и др. 2024).Применение методов молекулярной генетики для выявления как эпидемических, т.е. наиболее опасных генотипов возбудителя, и генотипов человека создающих наибольшие риски развития тяжелых форм инфекционного заболевания, являются новым инновационным подходом способным значимо изменить лечение и профилактику таких заболеваний как туберкулез и другие микобактериальные инфекции.
Трансмиссивные инфекции вносят существенный вклад в структуру заболеваемости населения России. Ежегодно в медицинские учреждения страны обращается около полумиллиона человек с укусами клещей. В 2017 г. Всемирная ассамблея здравоохранения одобрила руководстово «Глобальные меры по борьбе с переносчиками инфекции (ГМПБИ) на 2017–2030 гг.»The Global vector control response 2017–2030 https://www.who.int/publications/i/item/9789241512978
География клещевых инфекций охватывает практически всю территорию России за исключением только приполярных регионов. Восточная Сибирь и все приграничные регионы, включая Монголию, относятся к эндемичным областям по клещевому энцефалиту и другим трансмиссивным инфекциям, передаваемым иксодовыми клещами (Рудаков Н. В. и др. 2017). Исследование молекулярных механизмов вирусов, бактерий и простейших, предаваемых через укусы членистоногих их толерантности, персистентности и резистентности возбудителей к этиотропным препаратам является важнейшей фундаментальной проблемой направленной на ограничение заболеваемости трансмиссивными болезнями в регионе и в стране в целом.В последние десятилетия произошли существенные изменения в эпидемиологии и экологии КЭ, отмечается расширение ареала, уточнение структуры и видового состава переносчиков, получена новая информация о генетическом разнообразии ВКЭ, выявлены новые субтипы и линии вируса (Dai X. et al. 2018; Kozlova I.V. et al. 2018; Tkachev S.E. et al. 2020). В условиях изменения внешних факторов (климат, антропогенная трансформация ландшафтов, урбанизация и т.д.) происходит процесс микро и макроэволюции ВКЭ, однако он не является однородным, а идет асинхронно на разных территориях и у разных субтипов вируса, что требует дополнительного изучения (Колясникова Н.М и др. 2021; Wang R. et al. 2025). Известно, что сибирский и дальневосточный субтипы ВКЭ ассоциированы с более тяжелым течением заболевания по сравнению с вирусом европейского субтипа, однако механизмы, по которым реализуется тяжесть заболевания КЭ в зависимости от субтипа вируса, остаются малоизученными (Velay A. et al. 2019). Требуется проведение исследований по поиску детерминант вирулентности в геномах ВКЭ с целью аттенуации вируса и последующего приготовления живой вакцины (Козлова И.В. и др. 2024).
Для дальнейшего совершенствования экстренной диагностики и профилактики клещевых инфекций необходима разработка способов выявления маркеров заражения человека на ранних стадиях инфицирования(Danchinovaetal., 2019).Развитие методов транскриптомного анализа позволяет выявлять экспрессию клетками человека специфичных белков (биомаркеров) в ответ на укус клеща и на заражение клещевыми патогенами (Glatzetal., 2017; Berthenetal., 2024, Leeetal., 2024). Поскольку такая реакция происходит в течение 24-72 часов после укуса клеща, выявление клеточных биомаркеров является перспективным подходом в клинической лабораторной диагностики клещевых инфекций (Glatzetal., 2017; Leeetal., 2024).К настоящему моменту, выявлено более 200 генов человека, экспрессия которых увеличивается и более 800 генов которые слабее экспрессируются после укуса клеща.Однако структура и кинетика клеточного ответа на контакт с конкретными клещевыми патогенами остаются нераскрытыми (Berthenetal., 2024).Помимо этого, одной из нерешенных задач на современном этапе является идентификация тех локальных биомаркеров в месте укуса клеща, которые можно системно обнаружить в крови(Leeetal., 2025).Эта работа имеет как клиническую (диагностическую или прогностическую), так и исследовательскую ценность, поскольку образец крови получить легче, чем биоптат кожи.Изучение индивидуальной вариабельности клеточного ответа человека на укус клеща и инфицирование клещевыми инфекциями также чрезвычайно важно как для понимания механизмов патогенеза этих заболеваний, так и для определения референсных интервалов нормальных значений, что необходимо для экстренной диагностики инфекций.
На сегодняшний день на территории Байкальского региона остаются недостаточно изученными возбудители пироплазмозов крупного и мелкого рогатого скота, лошадей, хотя известно, что эта группа заболеваний наносит значительный экономический ущерб скотоводству и коневодству всего мира. (Vannier E.G. et al. 2015). В настоящее время ситуация осложняется тем, что роль в патологии человека стали приобретать возбудители инфекций, которые ранее считались исключительно зоонозными (Wilhelmsson P. et al. 2020). Случаи инфекции этиологически связанные с Babesia crassa-like были зафиксированы в Китае, у спленэктомированных пациентов в Европе (Hong S.H. et al. 2019; Wilhelmsson P. et al. 2020; Doderer-Lang C. et al. 2022). К настоящему времени установлено, что зооантропонозным потенциалом обладают A. ovis, A. bovis, A. platys и A. capra, что свидетельствует о более широкой медицинской значимости представителей рода Anaplasma, чем было известно ранее (Rar V.A. et al. 2021; Козлова И.В. и др. 2023). Хотя бабезиозы и анаплазмозы у человека, как правило, протекают бессимптомно или в средне-тяжелой форме, увеличение риска развития летального исхода, связанного со старением организма, операциями, сопровождающимися спленэктомией, ВИЧ-инфекцией и злокачественными новообразованиями, свидетельствуют о необходимости привлечения все большего внимания к этим новым зоонозным инфекциям (Kumar A. et al. 2021). В связи с этим актуальными являются исследования по изучению видового генетического разнообразия этих патогенов, выявлению основных переносчиков этих возбудителей в природе (Сунцова О.В. и др. 2024).
Все больше экспериментальных и клинических данных свидетельствуют о том, что микробиота кишечника и легкие участвуют в непрерывном двунаправленном перекрестном взаимодействии, называемом «осью кишечник-легкие», и что дисбактериоз в любом месте может способствовать развитию и прогрессированию самых разнообразных заболеваний. Было показано, что этому взаимодействию способствуют структурные бактериальные антигены, такие как липополисахариды, которые связывают и активируют рецепторы распознавания образов на иммунокомпетентных клетках человека.Другими словами, метаболиты микробиомалюдей также играют решающую роль в миграции активированных иммунных клеток из кишечника в другие органы и системы, что помогает при защите человеческого организма от вирусов, гельминтов и бактерий. В силу этого, все большее внимание уделяется роли синтрофных ассоциаций микроорганизмов в организме человека и расширяется понимание их влияния в отношении здоровья и болезней человека. Сложные экологические и эволюционные взаимоотношений между индигенными и патогенными микроорганизмами обусловлены возможность обмена генетической информации между этими таксонами (Немченко У.М. и др. 2024).
В настоящее время глобальной проблемой мирового здравоохранения является тенденция к нарастанию устойчивости микроорганизмов к антимикробным препаратам (АМП) и проблема биопленочных инфекций (Савилов и др., 2024). В многопрофильных стационарах имеются условия, способствующие возникновению инфекций, связанных с оказанием медицинской помощи (ИСМП): высокая концентрация лиц со сниженным иммунитетом на ограниченной территории, наличие значительного числа источников инфекции (больных и носителей), изменение биоценоза слизистых оболочек и кожных покровов у пациентов и медицинского персонала под влиянием широкого применения антибиотиков и цитостатиков. Показано, что способность бактериальных возбудителей образовывать биопленочные структуры является решающим фактором выживания и толерантности к антибиотикам, а невозможность полностью элиминировать бактерии напрямую связана с хронизацией инфекции. Следовательно, понимание механизмов адаптации и эволюцииклинически значимых штаммов при патологических состояниях может стать ключом к поиску новых методов лечения инфекций (Савилов и др., 2024).
Воспалительные заболевания кишечника (ВЗК) это заболевание, которым страдают миллионы людей современного общества. Было показано, что Escherichiacoli может рассматриваться как микроорганизм, потенциально участвующий в патогенезе ВЗК и прогрессировании заболевания. Все больше экспериментальных данных свидетельствуют о том, что способность к образованию биопленок штаммами адгезивно-инвазивных E. coliявляется одним из факторов, провоцирующих воспаление и усиливающих клинические проявления ВЗК. Исследования с использованием современных молекулярно-биологических методов позволят не только типировать возбудителей инфекций, но и выявить молекулярные маркеры, потенциально значимые для инфекционного агента: детерминанты регуляции процесса биопленкообразования, персистенции и антибиотикорезистентности (Халиф И.Л. и др. 2018).
Описание задач, предлагаемых к решению *
1. Исследовать механизмы развития и распространения МЛУ/ШЛУ туберкулеза и других инфекций, вызываемых микобактериями, разработать инновационные методы мониторинга и прогнозирования исходов болезни.
2. Провести комплексное исследование генетического полиморфизма возбудителя туберкулеза и полиморфизма кандидатных генов человека чувствительности к туберкулезу с целью выявления сочетания генотипов возбудителя и хозяина способных оказать влияние на исход туберкулеза легких в рамках концепции персонализированной медицины.
3. Провести поиск уникальных молекулярных детерминант, обеспечивающих выживаемость клинически значимых штаммов бактерий, с учетом их биопленкообразующей способности для мониторинга и лечения патологических состояний на территории Северной Азии.
4. Провести изучение разнообразия, распространения, структуры, эволюции и механизмов циркуляции в природе вирусных, бактериальных и грибковых сообществ, ассоциированных с иксодовыми клещами в экосистемах азиатской части РФ и сопредельных стран (Монголия, Китай, Казахстан).
5. Разработать инновационные методы мониторинга, диагностики и оценки эпидемической ситуации по клещевым инфекциям. На основе анализа транскриптома клеток периферической крови человека, изучить спектр индивидуальных реакций людей на контакт с переносимыми клещами патогенами. Создать информационную базу данных о возбудителях клещевых инфекций человека и сельскохозяйственных животных на территории Байкальского региона.
6. Изучить генетическую вариабельность возбудителей клещевых инфекций человека и сельскохозяйственных животных на территории Байкальского региона. Провести поиск детерминант патогенности в геномах штаммов вируса клещевого энцефалита с различной степенью вирулентности.
7. Создать систему мониторинга трансмиссивных инфекций в регионе (Прибайкалье, Забайкалье, Монголия) на базе передвижного диагностического комплекса КЛДП, исполнение «Лаборатория диагностическая передвижная» на шасси КАМАЗ 43118 с прицепом-лабораторией.
Предполагаемые (ожидаемые) результаты и их возможная практическая значимость (применимость) *
1. Будет сформулировано новое представление о патогенезе туберкулезной инфекции как итоге взаимодействия возбудителя определённого генотипа, чувствительного организма обладающего или не обладающего специфическими генетическими маркерами и анаэробной патобиоты туберкулезного очага. Исследование молекулярных, иммунологических и микробиологических механизмов взаимодействия транзиторной микробиоты легких и патогенных микобактерий позволит обозначить новые мишени для лечения заболеваний вызванных микобактериями, в том числе M. tuberculosis. Будет продолжен сбор и генетическая характеристика бактериальных штаммов потенциальных симбионтов и патобионтов дыхательных путей могущих стать основой новых иммунобиологических препаратов. Будет продолжен мониторинг за течением эпидемии МЛУ/ШЛУ туберкулеза на территории СФО и ДФО. На постоянной основе будет проводиться молекулярное генотипирование МЛУ/ШЛУ штаммов туберкулеза. Углубленные генетические исследования МЛУ/ШЛУ штаммов, включая полногеномноесеквенирование, позволят построить прогностически-значимую модель дальнейшего развития эпидемии туберкулеза на территории Северной Азии, выявить молекулярные маркеры наиболее опасных генотипов возбудителя туберкулеза.
2. В рамках концепции персонализированной медицины планируется провести комплексное исследование генетического полиморфизма возбудителя туберкулеза и полиморфизма кандидатных генов человека чувствительности к туберкулезу с целью выявления сочетания генотипов возбудителя и хозяина способных оказать влияние на исход туберкулеза легких. В качестве источника ДНК возбудителя и хозяина для исследования будут использоваться казеозные некротические образования, иссеченные при операциях. Следует отметить, что иссеченные туберкулезные очаги являются уникальным клиническим материалом доступным для исследования только в России и Южной Корее. Исследование генотипа возбудителя туберкулеза будет проводиться на основании ПЦР-РВ тестов, разработанных ранее для основных эпидемических генотипов МБТ актуальных для Северной Евразии. В качестве кандидатного гена хозяина планируется провести исследование генетических вариантов ASAP1который в ряде TB-GWAS исследований показал высокую специфичность в российской популяции (Curtisetal., 2015), при слабых ассоциациях в других странах (Schurzetal., 2024). Предполагается, что при таком исследовании может быть выявлена строгая взаимосвязь между эпидемическим генотипом возбудителя туберкулеза и отдельными аллелями гена ASAP1, подобно ранее полученным нами данным (Ogarkovetal., 2012).
3. Будут продолжены исследования динамики распространения нетуберкулезных микобактерий, циркулирующих в регионе, что в первую очередь важно для прогнозирования осложнений течения ВИЧ-инфекции на территории СФО и ДФО. Ожидается, что на фоне общего снижения заболеваемостью туберкулезной инфекцией будет наблюдаться относительный подъем заболеваемости микобактериозами.
4. Будут охарактеризованы коллекционные штаммы клинически значимых бактериальных патогенов с оценкой их биопленкообразующей способности и устойчивости к противомикробным препаратам. Полученные данные позволят создать базу данных маркерных локусов и мутаций в бактериальных геномах коллекционных штаммов, ответственных за резистентность и биопленкообразование. Будет проведено полногеномное исследование и анализ драфт-геномов для поиска уникальных молекулярных детерминант, обеспечивающих выживаемость клинически значимых штаммов. Будут получены новые данные о фенотипических и генотипических особенностях штаммов Escherichiacoli, выделенных от пациентов с воспалительными заболеваниями кишечника, что улучшит эффективность терапии у пациентов с этим заболеванием
5. Будут получены новые данные о пространственно-временной структуре, динамике и эволюционных трендах вирусных, бактериальных и грибковых и паразитарных сообществ, ассоциированных с иксодовыми клещами в Северной Азии. С помощью ранее разработанных перевиваемых клеточных линий диких животных – хозяев зоонозных инфекций будут получены новые фундаментальные знания о молекулярных и клеточных механизмах циркуляции возбудителей трансмиссивных инфекций в популяциях естественных хозяев. На основе данных транскриптомного анализа, будут исследованы изменения в экспрессии генома клеток резервуарных и случайных хозяев клещевых инфекций в ходе инфекционного процесса. Будет продолжено изучение адаптивных изменений в геноме вируса клещевого энцефалита в зависимости от видовой и тканевой принадлежности клеточного субстрата. Будут продолжены работы по созданию перевиваемой клеточной линии иксодовых клещей-переносчиков клещевых инфекций на территории Северной Азии (Ixodespersulcatus, Dermacentornuttalli, D. silvarum и др.).
6. Будет продолжено совершенствование геоинформационной системы мониторинга активности природных очагов клещевых инфекций на основе данных о поражаемости населения клещами. В рамках разработки персонализированного подхода к экстренной диагностике и профилактики клещевых инфекций, будут изучены биомаркеры клеток периферической крови, ассоциированные с реакцией организма человека на заражение возбудителями клещевых инфекций. Количество пациентов, обращающихся в Центр клещевых инфекций ФГБНУ НЦ ПЗСРЧ, и объем получаемых материалов позволяют провести подобное исследование на представительной выборке клинических образцов.Ожидается разработка и внедрение в ГИС методов генотипирования возбудителей клещевых инфекций и методов математического моделирования эпидемического и эпизоотического процессов. Будут улучшены аналитические и пользовательские характеристики ГИС. Будет установлена распространенность природно-очаговых патогенов как среди населения, так и в паразитарных системах очагов, повсеместно распространенных на территории Азиатской России и сопредельных государств (стран СНГ, Монголии, КНР), что даст возможность предвидеть появление новых опасных для людей инфекционных агентов, как в популяциях людей, так и в природных очагах, путем установления филогеографических и филогенетических свойств и характеристик новых и возвращающихся инфекционных патогенов, угрожающих экологической и эпидемиологической безопасности России.
7. На территории Байкальского региона будут получены новые данные о генетическом разнообразии возбудителей клещевых инфекций человека и сельскохозяйственных животных, которые будут способствовать улучшению диагностики, профилактики и терапии этих заболеваний. В геномах штаммов вируса клещевого энцефалита будут выявлены детерминанты вирулентности, способствующие его аттенуации, что важно с точки зрения перспектив разработки живой вакцины против этого заболевания.
8. Будет создана система мониторинга трансмиссивных инфекций в регионе (Прибайкалье, Забайкалье, Монголия) за счет передвижного диагностического комплекса КЛДП, исполнение «Лаборатория диагностическая передвижная» на шасси КАМАЗ 43118. Такого рода мобильный медицинский комплекс позволит более успешно проводить научные исследования по трансмиссивным инфекциям в регионах курации, в экстренном порядке осуществлять лечебно-диагностические мероприятия в виде экстренной профилактики клещевого энцефалита и боррелизов в отдаленных регионах Забайкалья и Прибайкалья, а так же Монголии.
В целом будет усовершенствована система мониторинга за инфекционной заболеваемостью в Восточной Сибири и соседних территориях Северной Азии.С помощью современных геномных, метагеномных и интернет-технологий, будет проводиться динамическое наблюдение и прогноз эпидемической ситуации по актуальным для региона инфекциям с учетом климатических и социальных трендов как глобального, так и регионального масштаба. Будет дана комплексная характеристика распространенности новых и возвращающихся инфекционных патогенов среди населения и в экосистемах Азиатской России и сопредельных государств.Ожидаемые результаты планируемой НИР будут иметь большое практическое значение не только для Азиатской России, но и в целом для Российской Федерации и стран СНГ, а также сопредельных государств.
|
