Основные научные результаты, полученные сотрудниками института в 2020 году

В 2020 г. подготовкой заключительных и промежуточных отчетов было завершено выполнение 19 НИР. Из них 12 НИР посвящено проблеме «Холера и патогенные для человека вибрионы», сохраняющей свою актуальность в том числе с учетом чрезвычайных ситуаций в мире.

В процессе выполнения НИР 200-4-18 «Научное обоснование оптимизации порядка организации, объема и номенклатуры исследований на холеру в лабораториях территориального, регионального и федерального уровней» осуществлен ретроспективный анализ контаминации объектов окружающей среды (ООС) холерными вибрионами О1, О139 серогрупп на территории России с 2013-2020 гг. и состояния организационных вопросов проведения лабораторной диагностики холеры, номенклатуры и объемов исследований в лабораториях различного уровня в субъектах России. Результаты проведенного исследования нашли свое воплощение в переработке МУК 4.2.2870-11 «Порядок организации и проведения лабораторной диагностики холеры: территориальный, региональный и федеральный уровни». Проект документа направлен для утверждения в Роспотребнадзор. В рамках данной НИР в Роспотребнадзор ежегодно направляли информационные письма с анализом проведения эпидемиологического надзора и лабораторной диагностики холеры в субъектах Российской Федерации и характеристикой биологических свойств холерных вибрионов О1 серогруппы, изолированных из объектов окружающей среды на территории Российской Федерации.

В ходе выполнения НИР 204-4-18 «Мониторинг, оценка и прогнозирование эпидемиологической обстановки по холере в мире, странах СНГ и России с использованием информационных технологий и учетом чрезвычайных ситуаций различного происхождения» определены состояние и тенденции динамики заболеваемости холерой в мире с учетом ЧС различного происхождения. Изучена контаминация холерными вибрионами О1 поверхностных водоемов с учетом точек отбора проб, типов территорий по эпидемическим проявлениям холеры в субъектах РФ. В Роспотребнадзор ежегодно направлялись информационно-методические письма с анализом эпидемиологической обстановки по холере в мире и России в текущем году и прогнозом на следующий год, а также еженедельные информационные бюллетени об эпидемиологической обстановке по холере в мире.

В ходе завершенного исследования 201-4-18 «Экспериментальная оценка роли некоторых экологических факторов в адаптации и персистенции холерных вибрионов, выделяемых в процессе мониторинговых исследований» молекулярно-генетическими методами изучено образование моно- и мультивидовых (мультиродовых) биопленок токсигенными и нетоксигенными штаммами холерных вибрионов на биотических поверхностях при конкурентных взаимоотношениях с аутохтонной микрофлорой и влияние экологических факторов на их адаптацию и персистенцию в объектах окружающей среды. Запатентован способ моделирования биопленок, формируемых Vibrio choleraе O1 серогруппы на поверхности хитина. Полученные новые данные о способности холерных вибрионов персистировать в биопленочной форме в условиях разных температур и проявлять резистентные свойства к антибактериальным препаратам, должны приниматься во внимание при разработке тактики профилактики и в перспективе лечения холеры.

Исследование, своей целью определившее 217-4-20 «Совершенствование алгоритмов INDEL- и SNP- типирования штаммов Vibrio cholerae O1 серогруппы», завершено разработкой методики выявления штаммов холерных вибрионов «гаитянской группы» на основе анализа INDEL-маркеров и показало распределение таких штаммов в мире до и после 2010 года. Показана «нестабильность» определения ряда SNP в геноме возбудителя холеры. Разработан метод подбора перечня SNP для проведения филогенетического анализа. Предложена методика использования «контрольных геномов» при проведении кластерного анализа данных полногеномного секвенирования. Создан набор SNP-маркеров для анализа данных полногеномного секвенирования. Создан и запатентован набор реагентов для выявления «гаитянской делеции» с помощью ПЦР с флуоресцентной детекцией.

В ходе выполнения НИР 208-4-19 «Анализ транскриптома и разработка методических подходов для выявления жизнеспособности Vibrio cholerae по продукции специфической РНК» разработан метод выделения РНК из чистых культур V. cholerae, в отличие от имеющихся коммерческих наборов ведущих отечественных производителей, позволяющий минимизировать содержание «балластной» ДНК, затрудняющей выявление информационной РНК, синтезируемой вибрионами в ходе транскрипции. Установлена пригодность препаратов суммарной РНК, полученной с помощью предложенной методики, для изучения транскриптома.

В ходе выполнения завершенной НИР 193-4-17 «Контроль качества лабораторной диагностики холеры» проанализированы генетические и фенотипические свойства штаммов V. cholerae, включенных в коллекцию института, подобрана репрезентативная коллекция вибрионов, включающих основные циркулирующие генотипы вибрионов, для создания контрольной панели при осуществлении внешнего контроля качества исследований генетическими и серологическими методами. Проведен внешний контроль качества лабораторных исследований на холеру с использованием ПЦР и МФА. Проанализированы возможные источники ошибок при проведении лабораторной диагностики холеры. Проведено сравнительное изучение зарегистрированных в Российской Федерации и используемых практическими лабораториями селективных дифференциальных питательных сред по основным биологическим показателям в модельных опытах и в ходе мониторинга объектов окружающей среды, стабильности щелочных агаров и сред обогащения при хранении, транспортировании и в процессе применения используемых лабораториями территориального уровня. Проведено сравнительное изучение фенотипических свойств штаммов холерного вибриона на различных средах с целью отбора перспективных тест-штаммов для контроля питательных сред. Подобрана панель, включающая холерные вибрионы устойчивые к антибактериальным препаратам, которая будет использована для подбора контрольных штаммов V. choleraе при определении устойчивости выделенных культур к антибиотикам. Подобрана коллекция штаммов рода Vibrio, охарактеризованных по комплексу генетических детерминант, для определения диагностически значимых масс-спектров патогенных вибрионов. Создан программный комплекс «Гоша», позволяющий проводить анализ данных масс-спектрометрии штаммов холерного вибриона на основе искусственной нейронной сети. Разработанная программа позволяет выявлять штаммы О1 серогруппы, что, учитывая скорость работы, может быть использовано для целей практического эпидемиологического надзора за холерой. Проведено INDEL-типирование парагемолитических вибрионов. Разработан и зарегистрирован «Набор реагентов для приготовления питательной среды для выделения и первичной идентификации парагемолитических вибрионов (Набор ПГВС)», соответствующий зарубежным селективным средам по большинству показателей, но отличающийся многократно более низкой себестоимостью. ПГВС позволяет не только выделять парагемолитические вибрионы из объектов внешней среды и клинического материала, но и проводить первичную идентификацию и дифференциацию патогена от других, в том числе холерных, вибрионов.

В результате завершенной НИР 203-4-18 «Разработка питательной среды для идентификации холерного вибриона «Аргинин-железо-сахарозный агар»» разработана питательная среда для дифференцирования холерного вибриона от других микроорганизмов сразу по трём признакам – наличию ферментации сахарозы, отсутствию дигидролазы аргинина и отсутствию способности к образованию сероводорода на этапе отбора культур для идентификации. Запатентован предложенный способ дифференциации бактерий — представителей рода Vibrio и рода Aeromonas. Питательная среда АЖС-агар успешно прошла процедуру государственной регистрации в качестве изделия медицинского назначения. Эффективность сконструированной питательной среды показана в ходе мониторинговых исследований воды поверхностных водоёмов и стоков на наличие холерного вибриона.

В ходе выполнения НИР 215-4-20 «Внедрение в практику диагностического препарата на основе бактериофагов для дифференциации холерных вибрионов О1 серогруппы на биовары» на усовершенствованный диагностический препарат запатентован «Способ идентификации холерных вибрионов О1 серогруппы биоваров Classical и El Tor».

В рамках НИР 216-4-20 «Совершенствование системы подготовки специалистов по вопросам лабораторной диагностики и эпидемиологическому надзору за холерой в рамках реализации концепции непрерывного медицинского образования» разработаны очно-заочная дополнительная профессиональная образовательная программа повышения квалификации специалистов «Холера. Эпидемиологический надзор на территории Российской Федерации» (срок обучения 36 академических часов), а также дистанционная дополнительная профессиональная образовательная программа повышения квалификации специалистов «Эпидемиологические и диагностические аспекты мониторинга холеры на территории Российской Федерации» (срок обучения 36 академических часов), вошедшие в систему непрерывного образования и зарегистрированные на федеральном портале непрерывного медицинского образования Министерства Здравоохранения Российской Федерации (НМО МЗ РФ).

Получены промежуточные результаты по НИР 207-4-19 «Создание экспериментального профилактического препарата на основе холерных бактериофагов и изучение иммунного ответа организма на введение холерных фагов». Произведен отбор четырех холерных бактериофагов, лизирующих вибрионы О139 и О1 серогруппы биоваров Classical и El Tor, перспективных для разработки экспериментального профилактического фагового препарата. Осуществлена их биологическая и генетическая характеристика.

Продолжаются исследования в рамках НИР 209-4-19 «Изучение спектров жирных кислот как биомаркеров штаммов Vibrio cholerae различных серогрупп и возбудителей острых кишечных инфекций методом газовой хроматографии масс-спектрометрии». Создана и зарегистрирована база данных «Спектры жирных кислот штаммов Vibrio cholerae, полученные на основе «мониторинга одного иона». Разработано доступное программное обеспечение, позволяющее проводить пакетную обработку результатов ГХ/МС с идентификацией и анализом значимых пиков жирных кислот. Экспериментально оценено влияние температурного фактора на спектр жирных кислот холерных вибрионов О1, О139 и non O1/non O139 серогрупп.

В рамках Федеральной целевой программы «Национальная система химической и биологической безопасности Российской Федерации (2015-2020 годы)», в 2020 г. подготовлены проекты нормативной документации на «Набор реагентов для идентификации V. cholerae и V. parahaemolyticus методом мультилокусной аллель-специфической ПЦР (Набор реагентов «Vibrio-скрин FL»)», предназначенный для выявления генов seqY, hlyA и vppC для дифференциации V. cholerae и V. parahaemolyticus, выделенных из клинического образца путем культивирования, методом мультилокусной аллель-специфической полимеразной цепной реакции с гибридизационно-флуоресцентной детекцией.

В рамках продолжающейся НИР 210-3-19 «Генотипирование штаммов Yersinia pseudotuberculosis с применением INDEL маркеров» предложены новые способы внутривидовой дифференциации Ypseudotuberculosis. Так, с помощью авторского программного обеспечения проведен поиск indel-мутаций в геномах разных штаммов Ypseudotuberculosis, полные геномные последовательности которых имеются в общедоступных базах данных, а также получены путем секвенирования 18 штаммов в настоящем исследовании. В результате были отобраны indel-мутации, которые можно использовать в качестве INDEL-маркеров для генотипирования штаммов псевдотуберкулезного микроба с помощью ПЦР. На основе выявленных INDEL-маркеров сконструированы олигонуклеотидные праймеры, и проведена оценка возможности их использования для генотипирования штаммов Ypseudotuberculosis при анализе их полных нуклеотидных последовательностей с помощью ПЦР.

На примере трех локусов хромосомной ДНК, содержащих INDEL-маркеры в генах биосинтеза сидерофоров, в 2020 году проведен анализ штаммов Ypseudotuberculosis, различающихся по происхождению и свойствам, с помощью ПЦР in silico и in vitro и подтверждена возможность использования выявленных INDEL-маркеров для внутривидовой дифференциации и генотипирования штаммов псевдотуберкулезного микроба.

В ходе работы, проведенной в рамках НИР 213-19 «Совершенствование нормативно – методической базы для обеспечения деятельности с патогенными биологическими агентами (ПБА) I-IV групп патогенности», определены методы контроля специфической стерильности обеззараженных материалов, содержащих бактерии I- IV групп патогенности. Разработан проект МУК «Контроль специфической стерильности препаратов, полученных из микроорганизмов I-IV групп патогенности бактериальной природы». В документе определены принципы проведения контроля специфической стерильности обеззараженных материалов, содержащих бактерии I-IV групп патогенности и описаны методические приемы, используемые для контроля эффективности обеззараживания препаратов, содержащих данные группы микроорганизмов.

В результате проведенной НИР 202-1-18 «Анализ современного состояния биоценотической структуры и паразитарных систем природных очагов туляремии в Ростовской области и оценка их устойчивости в условиях антропогенного воздействия» получены данные о видовом составе, численности, доминировании, территориальном распределении, стациальной приуроченности носителей и переносчиков туляремийного микроба, установлены зоны циркуляции возбудителя туляремии на исследуемой территории. Осуществлён анализ современного состояния биоценотической структуры и паразитарных систем природных очагов туляремии в Ростовской области и оценка их устойчивости в условиях антропогенного воздействия. Охарактеризованы штаммы, выделенные на территории Ростовской области в период исследования. Проведена дифференциация территории по степени эпидемической опасности инфицирования населения туляремией с определением зон эпидемиологического риска и прогнозированием развития эпизоотической ситуации. Осуществляется формирование и пополнение базы данных «Туляремия. Эпизоотия. Ростовская область». Сформирована программа дополнительного профессионального образования «Актуальные природно-очаговые и другие опасные зоонозные инфекционные болезни» для дистанционного обучения.

В рамках НИР 214-1-20 «Сероэпидемиологическая экспертиза территории Ростовской области на бруцеллез в современный период» на основе анализа официальных статистических данных Роспотребнадзора и Россельхознадзора о заболеваемости бруцеллезом людей и сельхозживотных проведена оценка эпидемиологической и эпизоотологической обстановки по бруцеллезу в Ростовской области. Установлены современные эпидемиологические особенности проявления бруцеллезной инфекции в Ростовской области, проведено ранжирование территории области по степени интенсивности выявления возбудителей бруцеллеза и риску заражения людей, разработана и зарегистрирована ГИС «Бруцеллез в Ростовской области».

Завершены исследования, посвященные 211—19 молекулярно-генетическому мониторингу российских штаммов Helicobacter pylori. В результате разработки данной НИР создана локальная база данных геномов H. pylori. Разработано программное обеспечение для поиска INDEL-маркеров в геноме H. pylori. Получен патент «Способ дифференциации штаммов Helicobacter pylori путем молекулярно-генетического типирования». Зарегистрирована база данных «Нelicobacter рylori: INDEL-маркеры».

Результаты, полученные специалистами института в ходе выполнения совместной межинститутской НИР 206-1-18 «Совершенствование комплексного эпидемиологического мониторинга и профилактики сибирской язвы в Российской Федерации», направлены основному разработчику НИР и будут использованы при создании электронного Кадастра стационарно неблагополучных пунктов и сибиреязвенных захоронений на территории Российской Федерации. В отчетных материалах представлены точные координаты месторасположения стационарно неблагополучных пунктов и сибиреязвенных захоронений в Ростовской области, охарактеризовано ветеринарно-санитарное состояние сибиреязвенных захоронений, рельеф местности в месте их размещения и наличие объектов социального назначения в санитарно-защитных зонах. Осуществлено ранжирование территории Ростовской области по степени эпизоотолого-эпидемиологического неблагополучия и риска осложнения ситуации по сибирской язве.

Также завершены исследования, выполнявшиеся в рамках совместной межинститутской НИР 187-1-17 «Совершенствование противоэпидемического обеспечения массовых мероприятий с международным участием в современных условиях». Отчетные материалы направлены основному разработчику НИР. Основные результаты по данной НИР представлены зарегистрированной ГИС «Внешний эпидемиологический риск – заболеваемость»; разработанным Межведомственным оперативным планом санитарно-противоэпидемических (профилактических) мероприятий в пунктах пропуска через государственную границу РФ в режимах повышенной готовности и чрезвычайной ситуации санитарно-эпидемиологического характера; а также четырьмя Программами повышения квалификации специалистов, применявшимися при подготовке к проведению массовых мероприятий. Кроме того, результаты проведенной работы отражены в ежемесячных Информационных письмах: «Эпидемиологическая ситуация в мире по инфекционным болезням в соответствии с «Перечнем инфекционных (паразитарных) болезней, требующих проведения мероприятий по санитарной охране территории РФ», направленных в Управление Роспотребнадзора по Ростовской области.

Вне плана в 2020 г. в Роспотребнадзор направлены: откорректированный в соответствии с замечаниями экспертов проект Методических указаний «Лабораторная диагностика холеры», включающих порядок организации лабораторных исследований, методы изучения свойств холерных вибрионов, перечень питательных сред, диагностических препаратов, тест-систем для лабораторной диагностики холеры; а также проект Методических рекомендаций «Правила работы с бактериофагами микроорганизмов I-IV групп патогенности», разработанный для специалистов бактериологических лабораторий медицинских, научных, противочумных учреждений и других учреждений Роспотребнадзора, работающих с бактериофагами микроорганизмов I-IV групп патогенности.

Всего в 2020 г. сотрудниками института подготовлено 3 проекта МУК, получено 7 патентов, 5 свидетельств о государственной регистрации баз данных, 1 свидетельство о государственной регистрации компьютерных программ (еще 1 программа подана на регистрацию), 1 регистрационное удостоверение на МИБП. В NCBI GenBank депонировано 7 полных геномов штаммов возбудителей ООИ и 36 последовательностей ДНК участков генома и отдельных генов штаммов возбудителей ООИ. На депонирование В ГКПБ ФКУЗ РосНИПЧИ «Микроб» Роспотребнадзора направлены 8 штаммов возбудителей особо опасных инфекций. Подготовлено 79 различных информационных писем федерального уровня внедрения, в том числе 46 еженедельных информационных писем «Холера в мире» и 26 еженедельных информационных писем с анализом эпидемиологической ситуации по новой коронавирусной инфекции COVID-19 в Ростовской области. Также подготовлено 3 аналитических обзора и 51 еженедельный информационный бюллетень «Об эпидемиологической обстановке по холере в мире».

Кроме того, результаты проведенной работы отражены в документах регионального уровня внедрения: 12 информационных писем «Эпидемиологическая ситуация в мире по инфекционным болезням в соответствии с «Перечнем инфекционных (паразитарных) болезней, требующих проведения мероприятий по санитарной охране территории РФ»; 5 информационных писем по рискам инфицирования туляремией и ГЛПС, ЛЗН, ИКБ; 1 информационное письмо о результатах эпизоотологического мониторинга, 2 информационных письма по рискам инфицирования туляремией; 3 информационных письма о выделении культур F. tularensis; 51 информационное письмо о состоянии инфекционной заболеваемости на Украине; 1 информационное письмо о заболеваемости туляремией на Украине.

В 2020 г. двумя научными сотрудниками института получены дипломы о защите диссертаций на соискание ученой степени кандидата наук, одна диссертация на соискание ученой степени кандидата наук принята к защите в диссертационном совете, продолжалась работа над 2 докторскими и 9 кандидатскими диссертациями.

По результатам научных исследований специалистами института в 2020 г. опубликовано 106 научных работы, в том числе: 18 – в журналах, индексируемых в Web of Science и Scopus; 17 – в журналах, рекомендованных ВАК; 55 – в изданиях, индексируемых в РИНЦ; 12 – работ в зарубежных изданиях.

Холера Грипп Чума Японский энцефалит Малярия Менингококковая инфекция Лихорадка Зика ГЛПС Коронавирусная инфекция Туляремия Бешенство Бешенство человека Осторожно, клещи! Малярия