Новый геномный инструмент для идентификации штаммов Yersinia
Род Yersinia включает широкий спектр бактерий, различающихся, в частности, по своей патогенности. Например, Yersinia pestis вызывает чуму, а Yersinia enterocolitica и Yersinia pseudotuberculosis — кишечные заболевания. Исследователи из Института Пастера разработали новый метод геномного анализа для классификации, идентификации всех штаммов Yersinia и оценки их патогенности.
Род Yersinia (семейство Enterobacteriaceae) включает 19 видов и три патогена для человека:
- Yersinia pestis (возбудитель чумы);
- Yersinia enterocolitica и Yersinia pseudotuberculosis (пищевые патогены, вызывающие кишечный иерсиниоз).
Yersinia enterocolitica — третья по значимости причина бактериальной диареи в странах с умеренным и холодным климатом после Salmonella и Campylobacter.
"Ранее штаммы идентифицировали биохимическими методами, которые иногда неточны. Они основаны на метаболических реакциях, что может приводить к ошибкам при атипичных реакциях", — говорит Сириль Савен, заместитель директора Национального референс-центра (CNR) по чуме и другим иерсиниям.
Необходимость более точной идентификации
Учёные Института Пастера разработали метод идентификации штаммов рода Yersinia на основе анализа генома.
"Мы создали метод анализа последовательности генома, позволяющий быстро и понятно её интерпретировать", — объясняет Сильвен Брис, руководитель подразделения. — "Сканируя последовательности множества генов для каждого штамма, мы обнаружили, что у каждой бактерии свой уникальный генетический профиль. Метод преобразует этот профиль в стандартизированный «штрихкод»".
Применение метода к роду Yersinia позволило идентифицировать более 3000 таких «штрихкодов», некоторые из которых выявили новые виды.
"Наша работа привела к созданию стандартизированного языка, позволяющего всем лабораториям распознавать эти коды", — продолжает Сильвен Брис.
Для распространения метода был создан общедоступный банк данных «штрихкодов» (геномных профилей) с деталями идентификации, что позволяет лабораториям по всему миру идентифицировать штаммы Yersinia по их геномным последовательностям.
С помощью алгоритма автоматической классификации каждый геномный профиль связывается с видом и генетической линией.
"Сравнение генетических профилей выявило неожиданный уровень биоразнообразия, включая несколько новых, ранее неизвестных видов. Теперь штаммы можно идентифицировать с высокой надёжностью", — говорит биоинформатик Алексис Крискьоло.
"Этот метод также позволяет точнее определять патогенность штаммов, поступающих в CNR. Около 33% из них не являются патогенными!" — подчёркивает Сириль Савен.
Точная идентификация штаммов важна, так как патогенность у Yersinia различается:
"Это позволяет эффективнее наблюдать за пациентами и направлять реализацию мер общественного здравоохранения", — объясняет Хавьер Писарро-Серда, руководитель подразделения по изучению Yersinia.
Таксономия штаммов — ключевая задача
Анализ разнообразия микробных штаммов играет ключевую роль в борьбе с инфекционными заболеваниями. Данный проект по геномной таксономии является частью более широкой программы Института Пастера по организации и изучению биологических коллекций в рамках концепции «единого здоровья» (one health).
В этом контексте уже успешно завершены другие проекты геномной таксономии для мониторинга и классификации штаммов Listeria, Leptospira, Klebsiella и более редкой Elizabethkingia.
Свободный обзор базовых геномных профилей и их «штрихкодов» облегчит исследование генетических связей между штаммами, обнаружение вспышек и понимание путей передачи между окружающей средой, животными, пищей и людьми на глобальном уровне.