Российские исследователи впервые расшифровали и проанализировали геномы двух ослабленных штаммов листерии — возбудителя тяжелой пищевой инфекции, — которые применяются для вакцинации сельскохозяйственных животных. Авторы выявили генетические изменения, превращающие опасную бактерию в основу для защиты от листериоза. Полученные данные помогут создать вакцины и препараты нового поколения, усиливающие иммунитет животных. По словам специалистов, в перспективе эта технология может лечь в основу средств профилактики инфекции и для людей из групп риска.
Чем опасен листериоз и как с ним бороться
Ученые из Саратовского государственного университета генетики, биотехнологии и инженерии им. Н.И. Вавилова и Всероссийского научно-исследовательского и технологического института биологической промышленности впервые сравнили генетические особенности штаммов листерии, используемых в России в качестве вакцин, с геномами опасных вариантов возбудителя листериоза.
Особое внимание исследователи уделили поиску мутаций, которые могли быть связаны с ослаблением болезнетворных свойств микроорганизма. Оказалось, что у вакцинных штаммов AUF-2 и AUF-3 отсутствует ряд генов, отвечающих за вирулентность (способность вызывать инфекцию), устойчивость к кислой среде желудочно-кишечного тракта и некоторые «агрессивные» взаимодействия с клетками хозяина. Также отсутствовали гены, участвующие в формировании токсинов, устойчивости к антибиотикам и адаптации бактерий к неблагоприятным условиям среды.
При этом исследуемые штаммы сохранили ряд важных генов, необходимых для формирования иммунного ответа. Это означает, что ослабленные бактерии способны вызывать защитный иммунитет без развития тяжелого заболевания.
Полученные результаты помогают лучше понять механизмы, из-за которых болезнетворные бактерии становятся «защитниками» и создают основу для дальнейшего совершенствования ветеринарных вакцин против листериоза.
— В будущем мы планируем выяснить, какие именно субстанции ослабленных бактерий участвуют в выработке иммунитета у привитых животных и как это происходит. В случае удачи мы сможем использовать наши знания для разработки вакцины нового поколения — эффективной, безопасной и удобной для применения в секторе животноводства. Не исключено, что в перспективе удастся «научить» иммунитет животных защищаться самостоятельно от этого опасного патогена, — рассказала доктор медицинских наук, почетный работник науки и высоких технологий, профессор кафедры «Микробиология и биотехнология» Саратовского государственного университета генетики, биотехнологии и инженерии им. Н.И. Вавилова Валентина Федорова.
Полученные результаты имеют важное значение для совершенствования контроля заболеваемости листериозом и, в конечном счете, укрепления продовольственной безопасности страны, подчеркнули авторы исследования.
Справка «Известий»
Листериоз — тяжелая пищевая инфекция, представляющая угрозу как для животных, так и для человека. Заболевание поражает пищеварительную, иммунную и нервную системы и при отсутствии своевременного лечения может приводить к высокой смертности. Основным источником заражения для человека остаются сельскохозяйственные животные, а инфекция чаще всего передается через продукты питания: молоко, сыры и мясные полуфабрикаты, не прошедшие достаточную термическую обработку. Возбудитель заболевания — бактерия Listeria monocytogenes — способен размножаться даже при низких температурах, в том числе при хранении продуктов в холодильниках, вакуумной упаковке и овощехранилищах. Именно поэтому особое значение имеют профилактика и контроль листериоза непосредственно на животноводческих предприятиях.
Защита от листериоза и его распространенность
Листериоз уступает сальмонеллезам и кампилобактериозам по распространенности, но превосходит их по летальности и по тяжести клинического течения, рассказал руководитель сегмента «Умные цепи поставок» рабочей группы FoodNet (Фуднет) НТИ Сергей Косогор. Возбудитель выявляется в мясе, молоке, рыбе и рыбопродуктах, заболевание имеет сезонный характер в весенний и осенний периоды.
— На сегодняшний день Listeria monocytogenes обнаружены у людей, 42 видов домашних и диких млекопитающих, 29 видов птиц, а также у рыб, ракообразных, лягушек, улиток. Каждый случай листериоза у крупного и мелкого рогатого скота приводит к убыткам, а способность выживать при низких температурах представляет серьезную проблему и для пищевой промышленности. С этой точки зрения возможность обуздать бактерию имеет важный экономический смысл для российского АПК, — уточнил он.
Расшифровка генома ослабленных штаммов имеет большое практическое значение. Размножаясь в организме хозяина, такие штаммы стимулируют защитный иммунный ответ, не вызывая заболевания. По сути, это позволяет получить своего рода прививку, которая заранее подготавливает иммунную систему к встрече со смертельно опасным патогеном. Это позволит сохранить поголовье животных и снизить ущерб, считает эксперт.
Листериоз — это не просто «болезнь из холодильника», так как возбудитель размножается даже при низкой температуре, подчеркнула молекулярный биолог Арина Холькина.
— Ценность работы в том, что ученые впервые «прочитали» геномы живых ветеринарных вакцин AUF-2 и AUF-3, которыми в России прививают скот уже много лет. Оказалось, эти штаммы растеряли гены агрессии и токсинов, но сохранили на поверхности узнаваемые «метки» опасного патогена. Иммунитет видит их, учится защищаться, но болезни не возникает — идеальная тренировка без риска, как и работают вакцины, — отметила она.
По ее словам, знание точных генетических изменений открывает возможности для целенаправленного совершенствования вакцин, делая их более стабильными, безопасными и эффективными. В перспективе на этой основе могут быть созданы препараты для защиты людей, входящих в группы риска.
Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале Scientific Data.