Геномный анализ штаммов Vibrio cholerae , выделенных в Сибири и на Дальнем Востоке в период седьмой пандемии холеры: идентификация принадлежности к глобальным филогенетическим линиям

Цель исследования – определение филогенетического положения и особенностей организации геномов отдельных групп штаммов Vibrio cholerae, изолированных в Сибири и на Дальнем Востоке при разных эпидемиологических ситуациях в период седьмой пандемии холеры.

Материалы и методы. В исследование включено 275 штаммов V. cholerae, изолированных при эпидемических осложнениях или в благополучный по холере период в Сибири и на Дальнем Востоке, с разными профилями по основным геномным локусам патогенности. Для филогенетического анализа использованы геномы 969 изолятов V. cholerae из GenBank. Реконструкция филогении осуществлена методом расчета дистанций между штаммами на основе встречаемости k-меров. Поиск, анализ и визуализация структуры локусов мобильных генетических элементов в геномах V. cholerae осуществлены программами blastn и Prokka, а также авторскими скриптами R и Python.

Результаты и обсуждение. Выделенные на территории Сибири и Дальнего Востока штаммы холерного вибриона вошли в состав трех глобальных филогенетических линий – L2, L3, L4. Распределение штаммов на филогенетические линии согласуется с эпидемиологической ситуацией, при которой они были изолированы. Прослеживается распределение штаммов на группы с дифференциацией на глобальные волны распространения этиологического агента седьмой пандемии холеры и предварительным определением потенциальных направлений завоза возбудителя на территорию. Выявлено, что, наряду с токсигенными вибрионами Эль Тор, к филогенетической линии L2 относятся и спонтанные мутанты, утратившие гены холерного токсина при хранении и пассаже на питательных средах. Структурный анализ подтверждает различия их геномной организации со штаммами, не имеющими профага СТХ при первичном ПЦРскрининге. Целесообразен двухэтапный алгоритм филогенетического анализа в рамках геномного мониторинга возбудителя холеры: первый этап – упрощенный подход на основе встречаемости k-меров для оперативного эпидемиологического анализа; второй этап – углубленный анализ геномов с применением комплекса филогенетических методов для реконструкции звеньев эпидемической цепи в пределах отдельных эпидосложнений, установления закономерностей происхождения и времени дивергенции клонов возбудителя.