Определение генетической структуры ротавирусов группы А

02.12.2012

Введение

Ротавирусная инфекция является одной из ведущих причин острых диарейных заболеваний, на долю которой приходится до 50% госпитализаций детей с острой кишечной инфекцией (ОКИ) в возрасте младше пяти лет [16]. По данным Роспотребнадзора, в структуре ОКИ установленной этиологии на территории Российской Федерации в 2010 году доля ротавирусного гастроэнтерита составила 45% [4]. По данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), ежегодно от ротавирусной инфекции продолжает умирать более 500 тыс. детей [7]. По состоянию на сентябрь 2011 года, несмотря на доказанную эффективность, ротавирусная вакцина введена в национальные календари прививок лишь в 28 странах мира (15% от общего числа стран мира), в число которых Россия не входит (данные ВОЗ).

Занимая лидирующие позиции среди возбудителей ОКИ, ротавирусы не являются исключением из общих правил фило- и онтогенеза вирусов [15]. Подобно вирусу гриппа, они помимо спонтанных мутаций и рекомбинации обладают свойством антигенного шифта, то есть посредством реассортации могут приобретать новый генотип и антигенные свойства. В результате антигенного шифта становятся возможными повторное заражение новыми штаммами ранее уже перенесших ротавирусную инфекцию и межвидовая трансмиссия [8, 10]. Если учесть особенности организации генома ротавирусов, такие как сегментированность, относительно небольшие размеры, наличие гипервариабельных и умеренно консервативных локусов и др., становится логичным и оправданным применение полногеномного генотипирования, в том числе по маркерным локусам. Данное исследование демонстрирует возможность использования для этих целей метода мультиплексной ПЦР-РВ.

Геном ротавирусов группы А представлен 11-тью генными сегментами, состоящими из двухцепочечной РНК и кодирующими 12 генов, для которых в настоящее время различают следующие варианты: 19 вариантов G, 27 - P, 11 - I, 4 - R, 5 - C, 6 - M, 14 - A, 5 - N, 7 - T, 11 - E и 6 вариантов - H [12]. Эволюционно приобретенная геномная гибкость сообщает ротавирусу как биологическому виду высокие адаптационные качества. Логично предположить, что относительная генетическая стабильность резидентных штаммов, циркулирующих в различных географических регионах, поддерживается внешними факторами, то есть средой обитания ротавирусов, обеспечивая условия стабилизирующего отбора. Вспышки инфекции, вероятно, обусловлены внедрением в ареал существующего резидентного штамма нового «завозного» штамма, к которому местное население плохо адаптировано [13]. Остаются неясными причины фактов возврата доминирующих позиций резидентных штаммов после таких вспышек, а также само наличие резидентных штаммов в крупных городах с интенсивными миграционными потоками, как и многие другие эпидемиологические аспекты ротавирус-ной инфекции, имеющие практическое значение в здравоохранении и ветеринарии [14].

Ответы на эти и другие вопросы могут быть получены при более подробном изучении особенностей генетического состава популяций ротавирусов на отдельно взятых территориях, их места в общемировой картине распространения и динамики изменений генофондов популяций возбудителя [6]. Анализ генетической структуры и динамических процессов в генофондах популяций патогенных микроорганизмов позволяет: оценивать многие важные свойства возбудителей инфекционных заболеваний; прогнозировать эпидемиологическую ситуацию на обследуемых территориях и проводить соответствующие противоэпидемические мероприятия; разрабатывать стратегию вакцинопрофилактики [17]. Кроме решения практических задач, получаемые в результате данные анализа дополняют сведения фундаментальной науки, расширяя общие знания об исследуемых патогенных микроорганизмах в частности и о живой природе в целом.

Существующая сегодня методическая и инженерно-технологическая база позволяет проводить как фрагментарное, так и полногеномное секве-нирование, обеспечивая необходимой первичной информацией практически любой тип генетических исследований. Однако применение таких высокотехнологичных методов исследований малодоступно и используется в единичных случаях, в то время как оценка динамических характеристик ротави-русной инфекции нуждается в постоянных мониторинговых и скрининговых наблюдениях. В связи с этим сохраняется потребность в методических подходах, позволяющих конструировать тест-системы генотипирования ротавирусов, пригодные для широкомасштабного применения. С учетом генетических особенностей ротавирусов перспективным для решения этой проблемы представляется метод мультиплексной ПЦР с детекцией в режиме реального времени (ПЦР-РВ).

Цель исследования - оценка эффективности метода мультиплексной ПЦР-РВ при пилотном исследовании генетической структуры штаммов ротавирусов группы А, циркулирующих в обследуемом ареале.