ВИЧ-коинфекция влияет на естественный отбор у M. tuberculosis

Туберкулез (ТБ) остается глобальной проблемой: 10 миллионов случаев и 2 миллиона смертей в год. Единственная доступная вакцина эффективна у детей, но ее действие ослабевает у взрослых.

Люди с ВИЧ-коинфекцией более восприимчивы к туберкулезу, часто сталкиваются с тяжелыми осложнениями и имеют гораздо более высокий уровень смертности. Основное бремя коэпидемии приходится на страны Африки к югу от Сахары.

ВИЧ-коинфекции создают иммунологическую среду в организме хозяина, с которой M. tuberculosis ранее не сталкивалась, что может подталкивать бактерию к эволюции новых характеристик.

В одном из первых исследований этой гипотезы команда под руководством Анастасии Кох, профессора Роберта Уилкинсона и доктора Даррена Мартина провела эволюционный анализ полногеномных последовательностей M. tuberculosis от людей с ВИЧ-коинфекцией и без нее. Штаммы были выделены у жителей Кхаелитши (Кейптаун) — сообщества с одними из самых высоких в мире показателей ВИЧ и ТБ.

Исследователи обнаружили в геномах M. tuberculosis конкретные сайты, где бактерия, возможно, была вынуждена эволюционировать в ответ на коинфекцию ВИЧ-1. Особенно значимо то, что при классификации сайтов по функции необычно большое их число оказалось в частях генома, кодирующих эпитопы — участки белков M. tuberculosis, которые распознаются B- и T-клетками человека (в данном исследовании изучались только эпитопы, распознаваемые T-клетками).

Анастасия Кох: «Это первый случай, когда филогенетически обоснованные и статистически сложные эволюционные модели были применены к данным полногеномного секвенирования M. tuberculosis для обнаружения естественного отбора на конкретных кодонных сайтах, на который может влиять ВИЧ-коинфекция. Важный вывод: естественный отбор на кодонах M. tuberculosis можно обнаружить этими методами, и ВИЧ может влиять на текущую эволюцию бактерии».

«Находка некоторых свидетельств дифференциального отбора в регионах, кодирующих эпитопы, была неожиданной, но не полностью противоречащей интуиции. Предыдущая работа наших коллег установила необычный уровень консервации эпитопов M. tuberculosis у людей без ВИЧ, что говорит о том, что в отсутствие ВИЧ такая консервация благоприятна для бактерии. ВИЧ-коинфекция может нарушить отношения между хозяином и бациллой и thus уменьшить благоприятность консервации эпитопов».

«Крайне желательно, чтобы наши результаты были подтверждены на более крупных наборах данных в других условиях, чтобы установить обобщаемость выводов. Это особенно важно, поскольку влияние ВИЧ на эволюцию эпитопов M. tuberculosis может иметь значение для разработки вакцин, предназначенных для использования в условиях высокой распространенности ТБ, ассоциированного с ВИЧ».

Авторы надеются, что работа расширит представления о способности M. tuberculosis эволюционировать не только в ответ на вмешательства человека (антибиотики или вакцины), но и в ответ на в значительной степени неконтролируемые и постоянно меняющиеся микробные сообщества, для которых человек является предпочтительной средой обитания.

Результаты опубликованы в онлайн-версии журнала Molecular Biology and Evolution.