Гены устойчивости к препаратам против паразитических червей картированы

Устойчивость паразитических червей к лекарствам представляет серьёзную угрозу для глобальных усилий по ограничению их значительного влияния на здоровье и экономику людей, домашних животных и скота. Исследователи из Института Сэнгера, Университета Глазго и Института Моредан впервые использовали генетические скрещивания, селекцию препаратами и полногеномное секвенирование, чтобы картировать гены, связанные с устойчивостью паразитического червя Haemonchus contortus к лекарствам.

В новом исследовании, опубликованном в Cell Reports, команда идентифицировала несколько новых и известных генетических вариантов для трёх наиболее важных препаратов, используемых для контроля паразитических червей. Это позволило точно определить, как возникает лекарственная устойчивость, и предоставить важные данные для отслеживания резистентных вариантов в полевых условиях. Исследование закладывает основу для понимания того, как возникает устойчивость к препаратам и, что наиболее важно, как её можно контролировать.

Haemonchus contortus, известный как "червь-парикмахер" из-за характерной полосатой окраски, — это вид паразитического червя-гельминта. Гельминты заражают людей, скот и домашних животных: ежегодно более миллиарда людей и бесчисленное количество животных нуждаются в лечении препаратами для контроля гельминтозов. Без лечения инфекции могут вызывать ряд заболеваний — от слоновости до речной слепоты у людей, а также приводить к значительным производственным потерям и гибели скота.

Однако широко распространённая устойчивость к антигельминтным препаратам, особенно у червей, заражающих скот, означает, что во многих местах определённые лекарства неэффективны. В худшем случае некоторые фермы содержат паразитов, устойчивых ко всем доступным методам лечения. Устойчивость к препаратам грозит усугубить и без того огромные затраты, связанные с гельминтозами скота, которые только в Европе ответственны за ежегодные производственные потери в размере 686 миллионов евро. Хотя устойчивость к препаратам ещё не получила широкого распространения среди гельминтов, заражающих людей, это растущая угроза, особенно в странах с низким и средним уровнем дохода.

Геномы паразитических червей значительно больше и сложнее, чем у бактериальных или грибковых патогенов. Эта сложность в сочетании с высоким уровнем генетического разнообразия затрудняла предыдущие попытки идентифицировать генетические различия, вызывающие лекарственную устойчивость. Исследователи много лет работали над созданием высококачественного референсного генома H. contortus, что позволило завершить текущее исследование.

В этом новом исследовании учёные стремились выяснить генетическую основу устойчивости H. contortus к трём наиболее важным классам антигельминтных препаратов, используемых для контроля гельминтов как у людей, так и у животных.

Чтобы определить вовлечённые гены, в Институте Моредан скрестили чувствительные и мультирезистентные штаммы паразита с последующей обработкой препаратами фенбендазолом, левамизолом или ивермектином.

Полногеномное секвенирование скрещенных паразитов было проведено в Институте Сэнгера. Анализ геномов паразитов, отобранных до и после лекарственной обработки, вместе с геномными данными паразитов, собранных по всему миру, позволил исследователям определить небольшое количество новых и известных генов, связанных с лекарственной устойчивостью. Молекулярный анализ и анализ лекарственной обработки с использованием свободноживущей модельной нематоды Caenorhabditis elegans в Университете Глазго дополнительно подтвердили геномные находки.

"Гельминтозы накладывают огромное экономическое и медицинское бремя на людей во всём мире. Лечение людей и животных зависит от небольшого числа антигельминтных препаратов, все из которых изначально были разработаны для ветеринарного применения. Тревожно, что сейчас мы наблюдаем широко распространённую устойчивость к этим препаратам у скота и домашних животных, что подчёркивает необходимость более стратегического использования и более раннего выявления устойчивости для сохранения эффективности лекарств. Идентификация генов, участвующих в устойчивости к трём различным препаратам у экономически важного вида, такого как Haemonchus contortus, — важный шаг вперёд", — говорит доктор Роз Лэнг, Университет Глазго.

Тот факт, что в устойчивости к препаратам задействовано так мало генов, обнадёживает, поскольку это позволит относительно быстро разработать новые инструменты для обнаружения и отслеживания резистентных штаммов. Работа по созданию быстрых диагностических тестов и методов геномного секвенирования для использования в полевых условиях уже ведётся.

Хотя наибольшую угрозу гельминты представляют для людей в странах с низким и средним уровнем дохода и для скота во всём мире, возникают риски повсюду, включая регионы, где гельминты ранее хорошо контролировались, — например, в некоторых южных штатах США, Южной Европе, а также для домашних животных и их владельцев.

"Для меня и многих моих соавторов это путешествие началось, когда мы более десяти лет назад начали работу над референсным геномом Haemonchus contortus. Завершить это исследование чёткими генетическими сигналами, которые позволяют нам точно определить, как развивается лекарственная устойчивость у этих паразитов, невероятно приятно. Но что важнее всего, эти данные ставят нас в гораздо более сильную позицию для понимания устойчивости у гельминтов, а также для разработки быстрых диагностических инструментов для отслеживания её распространения", — говорит доктор Стивен Дойл, Институт Сэнгера.