Штамм Эймса
Штамм Эймса — один из 89 известных штаммов бактерии язвы сибирской ( Bacillus anthracis ). Он был выделен от больной 14-месячной телки Beefmaster , которая умерла в Сарите, штат Техас, в 1981 году. Штамм был выделен в Техасской ветеринарно-медицинской диагностической лаборатории , а образец был отправлен в Медицинский научно-исследовательский институт инфекционных заболеваний армии США ( ЮСАМРИИД). [ 1 ] Исследователи из USAMRIID ошибочно полагали, что штамм прибыл из Эймса, штат Айова, поскольку обратный адрес на упаковке был указан в лабораториях Национальной ветеринарной службы Министерства сельского хозяйства США в Эймсе, и неправильно маркировали образец. [ 2 ]
Штамм Эймса привлек широкое внимание общественности во время атак сибирской язвы в 2001 году , когда семь писем, содержащих его, были отправлены средствам массовой информации и сенаторам США 18 сентября 2001 года и 9 октября 2001 года.
Из-за своей вирулентности штамм Эймса используется в США для разработки вакцин и проверки их эффективности. Использование штамма Эймса началось в 1980-х годах, после того как закончились работы по использованию штамма Vollum 1B в качестве оружия и все запасы оружия были уничтожены после окончания программы биологической войны США в 1969 году. [ 3 ]
Вирулентность
[ редактировать ]Плазмиды вирулентности
[ редактировать ]Исследователи идентифицировали две специфические плазмиды вирулентности у B. anthracis , при этом штамм Эймса проявлял большую вирулентность по сравнению с другими штаммами. Вирулентность B. anthracis обусловлена двумя плазмидами: pXO1 и pXO2. Плазмида pXO2 кодирует антифагоцитарную капсулу поли-D-глутаминовой кислоты, которая позволяет B. anthracis уклоняться от иммунной системы хозяина. Плазмида pXO1 кодирует три белка-токсина: фактор отека (EF), летальный фактор (LF) и защитный антиген (PA). Изменение вирулентности можно объяснить наличием или отсутствием плазмид; например, изоляты, в которых отсутствует pXO1 или pXO2, считаются аттенуированными, то есть они не вызывают серьезной инфекции. Одним из возможных механизмов, который может отвечать за регуляцию вирулентности, является количество копий плазмид на клетку. Количество плазмид среди изолятов варьируется: до 243 копий pXO1 и 32 копий pXO2 на клетку. Исследования показали, что pXO2 вносит значительный вклад в наблюдаемые изменения вирулентности, поскольку мутанты, производящие большее количество капсулы, демонстрируют более высокий уровень вирулентности. [ 4 ] Вирулентные штаммы, которые были вылечены от плазмиды pXO1, но содержали плазмиду Эймса pXO2, все еще оставались полностью вирулентными для мышей; таким образом, плазмида Эймса pXO2, по-видимому, обеспечивает более высокий уровень вирулентности, поскольку штаммы, у которых отсутствует одна из плазмид, обычно аттенуированы. Кроме того, изоляты, несущие Ames pXO2, оказались более вирулентными, чем изоляты со штаммом Vollum 1B pXO2, который также является вирулентным штаммом. [ 5 ] Другой хорошо известный штамм сибирской язвы, штамм Стерна , является авирулентным, то есть не вызывает серьезных заболеваний у животных или людей.
Устойчивость к антибиотикам
[ редактировать ]Штамм Эймса чувствителен к антибиотикам, рекомендованным Центрами по контролю и профилактике заболеваний США для лечения сибирской язвы и для постконтактной профилактики. [ 6 ] [ 7 ] [ 8 ] Эта чувствительность аналогична чувствительности большинства других штаммов Bacillus anthracis и основана на сравнении минимальных ингибирующих концентраций, определенных для каждого препарата, с пограничными точками чувствительности, опубликованными в документе Института клинических лабораторных стандартов M45. [ 9 ] Ципрофлоксацин рекомендуется для лечения респираторной формы сибирской язвы, но исследования показали, что новый фторхинолон , гатифлоксацин , может увеличить выживаемость мышей, восприимчивых к штамму Эймса. [ 10 ]
Штамм Стерна, как и все штаммы Bacillus anthracis , имеет две функциональные 𝛃-лактамазы, но экспрессии генов обычно недостаточно, чтобы обеспечить устойчивость к лекарствам. Штамм Стерна является хорошим сравнением с другими штаммами сибирской язвы, поскольку он является прототипом, с ним легко работать и он чувствителен к пенициллину. [ 11 ]
Вакцины против сибирской язвы
[ редактировать ]Разработка вакцины с использованием аттенуированных штаммов
[ редактировать ]Вирулентность обычно можно снизить путем удаления плазмид вирулентности, и эти аттенуированные штаммы можно использовать для изготовления вакцин против B. anthracis . Если плазмида pXO1 или pXO2 отсутствует, штамм не может продуцировать все факторы вирулентности и считается аттенуированным. Штамм Стерна, естественно, лишен плазмиды pXO2; таким образом, он ослаблен и может безопасно использоваться для генерации иммунного ответа. [ 12 ] Для создания аттенуированных штаммов плазмиду вирулентности pXO1 обычно удаляют, но штамм Эймса все еще может быть вирулентным в мышиных моделях, если плазмиду pXO1 удалить, но плазмида pXO2 останется.
Вакцины против сибирской язвы используются как для иммунизации домашнего скота, так и для человека. Одна из наиболее используемых сегодня вакцин против сибирской язвы основана на штамме Стерна и представляет собой живую споровую вакцину для животных. Вакцина с живыми спорами опасна для человека, поэтому были изучены вакцины на основе секретируемого белка-токсина — защитного антигена (ПА). Однако вакцины ПА менее защитны, чем вакцины с живыми спорами, а вакцина на основе ПА против штамма Эймса для людей не разработана. [ 13 ]
Существующие вакцины против сибирской язвы
[ редактировать ]Единственная лицензированная человеческая вакцина против сибирской язвы в Америке, адсорбированная вакцина против сибирской язвы (AVA), основана на защитном антигене и имеет разную эффективность против Эймса в зависимости от модели на животных. Это несоответствие предполагает, что при тестировании вакцин для использования на людях необходимо изучать несколько модельных организмов. [ 14 ] В настоящее время исследователи исследуют способ инактивации спор сибирской язвы, например, с помощью формальдегида ; это станет альтернативой вакцинам с живыми спорами и ПА. [ 13 ]
Отслеживание деформации
[ редактировать ]Идентификация штаммоспецифичных однонуклеотидных полиморфизмов (SNP) у штамма Эймса позволяет разработать диагностические тесты, которые помогут отслеживать вспышки. SNP могут определять конкретные генетические группы и поэтому важны для обнаружения и субтипирования бактериальных патогенов. Шесть SNP идентифицированы как высокоспецифичные и наблюдаются только у штамма Эймса; их четыре на хромосоме: один на плазмиде pXO1 и один на плазмиде pXO2. Любой из шести SNP может отличить штамм Эймса от других 88 штаммов B. anthracis . Однако один из SNP обладает меньшей дискриминационной способностью в отношении штаммов, тесно связанных с Эймсом.
в реальном времени Используя SNP, специфичные для штамма Эймса, и ПЦР , исследователи могут подтвердить или опровергнуть принадлежность тысяч образцов к штамму Эймса. Стабильность этих SNP как диагностических маркеров обусловлена низкой частотой мутаций в ДНК B. anthracis . Отсутствие этих мутационных событий ограничивает вероятность наблюдения ложноположительного результата в этих анализах, поскольку штамм вряд ли мутирует в новое или наследственное состояние. [ 15 ] Кроме того, сибирская язва имеет пониженную генетическую изменчивость, поскольку ее споры могут оставаться в состоянии покоя в течение длительного периода времени и не должны накапливать генетические мутации, поскольку они остаются неактивными. [ 16 ] Таким образом, стабильная природа штамма Эймса позволяет исследователям искать небольшие генетические вариации и связывать их с исходным образцом. Подход с использованием штаммоспецифичных SNP позволяет осуществлять высокоспецифичную идентификацию штаммов, что может широко применяться к другим биотеррористическим агентам.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Раско Д.А., Уоршам П.Л., Абшир Т.Г., Стэнли С.Т., Баннан Дж.Д., Уилсон М.Р. и др. (март 2011 г.). «Сравнительный анализ генома Bacillus anthracis в поддержку расследования Amerithrax» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 108 (12): 5027–32. Бибкод : 2011PNAS..108.5027R . дои : 10.1073/pnas.1016657108 . ПМК 3064363 . ПМИД 21383169 .
- ^ Уоррик Дж. (29 января 2002 г.). «Один ответ на сибирскую язву: штамм Эймса не из Айовы» . Вашингтон Пост .
- ^ Фаинару С., Уоррик Дж (25 ноября 2001 г.). «Смертельный штамм сибирской язвы оставляет грязный след» . Вашингтон Пост .
- ^ Кокер П.Р., Смит К.Л., Товарищи П.Ф., Рыбачук Г., Косулас К.Г., Хью-Джонс М.Э. (март 2003 г.). «Вирулентность Bacillus anthracis у морских свинок, вакцинированных адсорбированной вакциной против сибирской язвы, связана с количеством и клональностью плазмиды» . Журнал клинической микробиологии . 41 (3): 1212–8. doi : 10.1128/JCM.41.3.1212-1218.2003 . ПМК 150325 . ПМИД 12624053 .
- ^ Велкос С.Л., Вьетри, Нью-Джерси, Гиббс П.Х. (май 1993 г.). «Нетоксигенные производные штамма Эймса Bacillus anthracis полностью вирулентны для мышей: роль плазмиды pX02 и хромосомы в штамм-зависимой вирулентности». Микробный патогенез . 14 (5): 381–8. дои : 10.1006/mpat.1993.1037 . PMID 8366815 .
- ^ Тернбулл, Питер CB; Сирианни, Ники М; Леброн, Карлос I; Самаан, Мариан Н; Саттон, Фелиция Н; Рейес, Анаталио Э; Перуски, Леонард Ф. (август 2004 г.). «МИК выбранных антибиотиков для Bacillus anthracis, Bacillus cereus, Bacillus thuringiensis и Bacillus mycoides из ряда клинических и экологических источников, определенных с помощью Etest» . Журнал клинической микробиологии . 42 (8): 3626–3634. doi : 10.1128/jcm.42.8.3626-3634.2004 . ПМК 497625 . ПМИД 15297508 .
- ^ Гейне, HS; Шадомы, СВ; Бойер, А.Е.; Чувала, Л; Риггинс, Р.; Кертерсон, А; Мирик, Дж; Крейг, Дж; Кандела, МГ; Барр, младший; Хендрикс, К; Бауэр, Вашингтон; Уок, Х; Друсано, GL (сентябрь 2017 г.). «Оценка комбинированной лекарственной терапии для лечения ингаляционной сибирской язвы, устойчивой к антибиотикам, на мышиной модели» . Антимикробные средства и химиотерапия . 61 (9): e00788-17. дои : 10.1128/AAC.00788-17 . ПМЦ 5571330 . ПМИД 28696235 .
- ^ Хендрикс, Кэтрин А; Райт, Мэри Э; Шадоми, Шон В.; Брэдли, Джон С; Морроу, Мередит Дж; Павиа, Энди Т; Рубинштейн, Итан; Холти, Джон-Эрик С; Мессонье, Нэнси Э; Смит, Тереза Л; Песик, Ники; Тредвелл, Трейси А; Бауэр, Уильям А. (февраль 2014 г.). «Совещания экспертов Центров по контролю и профилактике заболеваний по профилактике и лечению сибирской язвы у взрослых» . Новые инфекционные заболевания . 20 (2): e130687. дои : 10.3201/eid2002.130687 . ПМЦ 3901462 . ПМИД 24447897 .
- ^ «Методы M45 для разведения противомикробных препаратов и дискового тестирования чувствительности редко изолируемых или прихотливых бактерий, 3-е издание» . КЛСИ . Проверено 14 июня 2023 г.
- ^ Стюард Дж., Левер М.С., Симпсон А.Дж., Сефтон А.М., Брукс Т.Дж. (июль 2004 г.). «Постконтактная профилактика системной сибирской язвы у мышей и лечение фторхинолонами» . Журнал антимикробной химиотерапии . 54 (1): 95–9. дои : 10.1093/jac/dkh276 . ПМИД 15163650 .
- ^ Чен Ю, Суччи Дж, Теновер ФК, Келер ТМ (февраль 2003 г.). «Гены бета-лактамаз пенициллин-чувствительного штамма Bacillus anthracis Sterne» . Журнал бактериологии . 185 (3): 823–30. дои : 10.1128/JB.185.3.823-830.2003 . ПМК 142833 . ПМИД 12533457 .
- ^ «CDC – Сибирская язва Стерна, Общая информация – НЦЗВЭД» . www.cdc.gov . Проверено 25 ноября 2020 г.
- ^ Перейти обратно: а б Броссье Ф., Леви М., Мок М. (февраль 2002 г.). «Споры сибирской язвы вносят существенный вклад в эффективность вакцин» . Инфекция и иммунитет . 70 (2): 661–4. дои : 10.1128/iai.70.2.661-664.2002 . ПМК 127709 . ПМИД 11796596 .
- ^ Стипендиаты П.Ф., Линскотт М.К., Айвинс Б.Е., Питт М.Л., Росси К.А., Гиббс П.Х., Фридлендер А.М. (ноябрь 2001 г.). «Ошибка в статье «Эффективность человеческой вакцины против сибирской язвы у морских свинок, кроликов и макак-резус против заражения изолятами Bacillus anthracis различного географического происхождения» [Вакцина 19 (2001) 3241–3247». Вакцина . 20 (3–4): 635. doi : 10.1016/s0264-410x(01)00411-x .
- ^ Ван Эрт М.Н., Истердей В.Р., Саймонсон Т.С., У'Рен Дж.М., Пирсон Т., Кенефик Л.Дж. и др. (январь 2007 г.). «Анализ штамм-специфического однонуклеотидного полиморфизма для штамма Bacillus anthracis Ames» . Журнал клинической микробиологии . 45 (1): 47–53. дои : 10.1128/JCM.01233-06 . ПМЦ 1828967 . ПМИД 17093023 .
- ^ Раско Д.А., Уоршам П.Л., Абшир Т.Г., Стэнли С.Т., Баннан Дж.Д., Уилсон М.Р. и др. (март 2011 г.). «Сравнительный анализ генома Bacillus anthracis в поддержку расследования Amerithrax» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 108 (12): 5027–32. Бибкод : 2011PNAS..108.5027R . дои : 10.1073/pnas.1016657108 . ПМК 3064363 . ПМИД 21383169 .