epidemiologyЭпидемиология и ВакцинопрофилактикаEpidemiology and Vaccinal Prevention2073-30462619-0494«Numicom» LLC10.31631/2073-3046-2017-16-4-33-38epidemiology-292Research ArticleОРИГИНАЛЬНАЯ СТАТЬЯORIGINAL ARTICLESХарактеристика Neisseria meningitidis серогруппы W, циркулирующих на территории Москвы, c помощью массового параллельного секвенированияWhole genome characterization of Neisseria meningitidis serogroup W isolates, circulating in MoscowМироновК. О.MironovK. O.noemail@neicon.ruЖивотоваВ. А.ZhivotovaV. A.noemail@neicon.ruМатосоваС. В.MatosovaS. V.noemail@neicon.ruФБУН «Центральный НИИ эпидемиологии» РоспотребнадзораРоссияHuman Well-Being SurveillanceRussian Federation2017200820171643338Copyright © Миронов К.О., Животова В.А., Матосова С.В., 20172017Миронов К.О., Животова В.А., Матосова С.В.Mironov K.O., Zhivotova V.A., Matosova S.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.epidemvac.ru/jour/article/view/292

Получены и проанализированы данные мета- и полногеномного секвенирования четырех образцов ДНК, выделенных из трех образцов спинномозговой жидкости и одного штамма Neisseria meningitidis серогруппы W, полученных от больных генерализованными формами менингококковой инфекции (ГФМИ) и охарактеризованных ранее. Все микроорганизмы обладали следующими антигенными и генетическими характеристиками - W: P1.5,2: F1-1: ST-11 (cc11). Применение современных подходов массового параллельного секвенирования и последующего полногеномного анализа позволило определить дополнительные антигенные и генетические характеристики изученных возбудителей и выявить присутствие как минимум двух клонов внутри клонального комплекса ST-11/ET-37, вызвавших ГФМИ на территории Москвы в 2016 году. Использование в практике молекулярно-биологического мониторинга возбудителей ГФМИ массового параллельного секвенирования резко увеличивает объем получаемых данных и дискриминирующую способность генотипирования.

Introduction. The invasive meningococcal disease (meningitis and/or septicemia) is actual problem of public health in Russia. Neisseria meningitidis isolates are classified into serogroups, PorA/FetA VRs, sequence types and clonal complexes. The growth of the invasive forms of meningococcal infection caused by isolates with «W: P1.5,2: F1-1: ST-11 (cc11)» profile requires attention for extended genotyping because the discriminating ability of classical MLST and antigens typing does not allow to answer the question about genetic and antigenic features of the pathogens and their epidemic potential. Materials and Methods. Four N. meningitidis serogroup W isolates associated with invasive meningococcal disease in Moscow (Russia) were characterized by next-generation sequencing. Three isolates were sequenced directly from cerebrospinal fluid samples and one -as a bacterial culture. All isolates were characterized earlier and the data were published in the PubMLST data base (id38565, id38573, id50225 and id50241). Genomic DNA was sequenced on Illumina MiSeq instrument. Results and Discussion. Obtained sequences allowed us to characterize four meningococci isolates for more than 1400 loci from the core genome MLST scheme. We have analyzed the core genome MLST scheme information about surface-antigen coding sequences. Housekeeping genes sequences were used to determine eMLST profile, ribosomal protein genes and some antibiotic resistance associated genes. We have characterized some ribosomal protein genes and antibiotic resistance associated genes. Based on eMLST profiles we noticed that there are at list two clones of N. meningitidis serogroup W inside complex ST-11/ET-37 clonal complex circulating in Moscow during 2016. An eMLST profile of isolates id50225 and id50241 differs in 3 loci out of 20. Application of the approach based on next-generation sequencing in routine epidemiological surveillance dramatically increases the amount of data and genotyping discriminating ability.

Neisseria meningitidisсерогруппа Wменингококковая инфекциягенерализованные формы менингококковой инфекциимультилокусное секвенирование-типированиеклональный комплексмассовое параллельное секвенированиерасширенное МЛСТNeisseria meningitidisserogroup Wmeningococcal infectionmultilocus sequence typingclonal complexnext-generation sequencingcore genomeextended MLSTReferencesJolley K.A, Brehony C., Maiden M.C.J. Molecular typing of meningococci: recommendations for target choice and nomenclature. FEMS microbiology reviews. 2007; 31 (1): 89 - 96.Jolley K.A, Brehony C., Maiden M.C.J. Molecular typing of meningococci: recommendations for target choice and nomenclature. FEMS microbiology reviews. 2007; 31 (1): 89 – 96.Миронов К.О. Клональные комплексы Neisseria meningitidis, циркулирующие на территории России, и их роль в эпидемическом процессе менингококковой инфекции. Эпидемиология и инфекционные болезни. Актуальные вопросы. 2016; (6): 52 - 61.Mironov K. O. Clonal complex of Neisseria meningitidis, circulating in the regions of Russia and their role in epidemic process of meningococcal infection. Epidemiologia i Infekcionnie Bolezni. Aktualnie Problemi. [Epidemiology and Infection Diseases. Current Items]. 2016; (6): 52 – 61 (in Russian).Матосова С.В., Миронов К.О., Платонов А.Е., Шипулина О.Ю., Нагибина М.В., Венгеров Ю.Я. и др. Молекулярно-биологический мониторинг Neisseria meningitidis на территории Москвы в период с 2011 по 2015 г. Эпидемиология и инфекционные болезни. Актуальные вопросы. 2016; (2): 4 - 9.Matosova S. V., Mironov K. O., Platonov A. E., Shipulina O.Yu., Nagibina M.V., Vengerov Yu.Ya., et al. Molecular biological monitoring of Neisseria meningitidis in Moscow in the period 2011 to 2015. Epidemiologia i Infekcionnie Bolezni. Aktualnie Problemi. [Epidemiology and Infection Diseases. Current Items]. 2016; (2): 4–9 (in Russian).Матосова С.В., Миронов К.О., Смирнова В.С., Шипулина О.Ю., Нагибина М.В., Чернышов Д.В. и др. Характеристика серогруппового распределения Neisseria meningitidis, вызвавших генерализованные формы менингококковой инфекции на территории Москвы в 2016 году. Материалы IX Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Молекулярная диагностика 2017». Москва; 2017. 240 - 241.Matosova S.V., Mironov K.O., Smirnova V.S., Shipulina O.Yu., Nagibina M.V., Chernyshov D.V. et al. The distribution of Neisseria meningitidis serogroups causing the generalized forms of meningococcal infection in Moscow during 2016. Proceedings of 9th All-Russia Research and Practical Conference with international participation «Molecular diagnostics 2017». Moscow; 2017. 240 – 241 (in Russian).Миронов К.О., Платонов А.Е., Дрибноходова О.П., Кусева В.И., Шипулин Г.А. Методика для определения серогрупп A, B, C и W Neisseria meningitidis методом ПЦР в режиме реального времени. Журнал микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии. 2014; (6): 35 - 42.Mironov K.O., Platonov A.E., Dribnokhodova O.P., Kuseva V.I., Shipulin G.A. A method for determination of Neisseria meningitides serogroup A, B, C and W by real-time PCR. Zhurnal Mikrobioligii. [Journal of Microbiology]. 2014; (6): 35 – 42 (in Russian).Костюкова Н.Н., Бехало В.А., Чернышева Т.Ф. Менингококковая инфекция в России: прошлое и ближайшие перспективы. Эпидемиология и инфекционные болезни. Актуальные вопросы. 2014; (2): 73 - 79.Kostyukova N.N., Bekhalo V.A., Chernyshova T.F. Meningococcal infection in Russia: The past and the immediate prospects. Epidemiologia i Infekcionnie Bolezni. Aktualnie Problemi. [Epidemiology and Infection Diseases. Current Items]. 2014; (2): 73–79 (in Russian).Иванова М.В., Скрипченко Н.В., Вильниц А.А., Горелик Е.Ю., Матюнина Н.В., Середняков К.В. Особенности течения генерализованной менингококковой инфекции, вызванной менингококком серогруппы W135. Детские инфекции. 2016; 15 (4): 57 - 60.Ivanova M.V., Skripchenko N.V., Vilnits A. A., Gorelik E. Y., Matyunina N. V., Serednyakov K. V. The Course of generalized meningococcal infection caused by meningococcus serogroup W135. Detskie infekcii. [Children Infections]. 2016; 15 (4): 57 – 60 (in Russian).Миронов К.О., Животова В.А., Матосова С.В., Шипулина О.Ю., Маркелов М.Л., Гоптарь И.А. и др. Генотипирование Neisseria meningitidis, вызвавших генерализованные формы менингококковой инфекции на территории Москвы в 2016 году. Материалы IX Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Молекулярная диагностика 2017». Москва; 2017. 223 - 225.Mironov K.O., Zhivotova V.A., Matosova S.V., Shipulina O.Yu., Markelov M.L., Goptar I.A. et al. Genotyping of Neisseria meningitides causing the generalized forms of meningococcal infection in Moscow during 2016. Proceedings of 9th All- Russia Research and Practical Conference with international participation «Molecular diagnostics 2017». Moscow; 2017. 223 – 225 (in Russian).Bratcher H.B., Corton C., Jolley K.A., Parkhill J., Maiden M. C.J. A gene-by-gene population genomics platform: de novo assembly, annotation and genealogical analysis of 108 representative Neisseria meningitidis genomes. BMC genomics. 2014; 15: 1138.Bratcher H. B., Corton C., Jolley K.A., Parkhill J., Maiden M.C.J. A gene-by-gene population genomics platform: de novo assembly, annotation and genealogical analysis of 108 representative Neisseria meningitidis genomes. BMC genomics. 2014; 15: 1138.Mustapha M.M., Marsh J.W., Harrison L.H. Global epidemiology of capsular group W meningococcal disease (1970 - 2015): Multifocal emergence and persistence of hypervirulent sequence type (ST)-11 clonal complex. Vaccine. 2016; 34 (13): 1515 - 1523.Mustapha M.M., Marsh J.W., Harrison L.H. Global epidemiology of capsular group W meningococcal disease (1970 – 2015): Multifocal emergence and persistence of hypervirulent sequence type (ST)-11 clonal complex. Vaccine. 2016; 34 (13): 1515 – 1523.Okonechnikov K., Conesa A., Garca-Alcalde F. Qualimap 2: advanced multi-sample quality control for high-throughput sequencing data. Bioinformatics. 2015; btv566.Okonechnikov K., Conesa A., García-Alcalde F. Qualimap 2: advanced multi-sample quality control for high-throughput sequencing data. Bioinformatics. 2015; btv566.Garc a-Alcalde F., Okonechnikov K., Carbonell J., Cruz L. M., G tz S., Tarazona S. et al. Qualimap: evaluating next-generation sequencing alignment data. Bioinformatics. 2012; 28 (20): 2678 - 2679.García-Alcalde F., Okonechnikov K., Carbonell J., Cruz L.M., Götz S., Tarazona S. et al. Qualimap: evaluating next-generation sequencing alignment data. Bioinformatics. 2012; 28 (20): 2678 – 2679.Fiebelkorn K.R., Crawford S.A., Jorgensen J.H. Mutations in folP Associated with Elevated Sulfonamide MICs for Neisseria meningitidis Clinical Isolates from Five Continents. Antimicrobial Agents and Chemotherapy. 2005; 49 (2): 536 - 540.Fiebelkorn K.R., Crawford S.A., Jorgensen J.H. Mutations in folP Associated with Elevated Sulfonamide MICs for Neisseria meningitidis Clinical Isolates from Five Continents. Antimicrobial Agents and Chemotherapy. 2005; 49 (2): 536 – 540.Jolley K.A., Maiden M.C.J. BIGSdb: Scalable analysis of bacterial genome variation at the population level. BMC bioinformatics. 2010; 11: 595.Jolley K.A., Maiden M. C.J. BIGSdb: Scalable analysis of bacterial genome variation at the population level. BMC bioinformatics. 2010; 11: 595.Inouye M., Dashnow H., Raven L.-A., Schultz M.B., Pope B.J., Tomita T. et al. SRST2: Rapid genomic surveillance for public health and hospital microbiology labs. Genome Medicine. 2014; 6 (11): 90.Inouye M., Dashnow H., Raven L.-A., Schultz M.B., Pope B.J., Tomita T. et al. SRST2: Rapid genomic surveillance for public health and hospital microbiology labs. Genome Medicine. 2014; 6 (11): 90.Maiden M.C., Bygraves J.A., Feil E., Morelli G., Russell J. E., Urwin R. et al. Multilocus sequence typing: a portable approach to the identification of clones within populations of pathogenic microorganisms. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 1998; 95 (6): 3140 - 3145.Maiden M.C., Bygraves J.A., Feil E., Morelli G., Russell J.E., Urwin R. et al. Multilocus sequence typing: a portable approach to the identification of clones within populations of pathogenic microorganisms. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 1998; 95 (6): 3140 – 3145.Черкасский Б. Л. Глобальная эпидемиология. Москва: Практическая медицина; 2008. 447.Cherkasskiy B.L. Globalnaya epidemiologiya. Global epidemiology. Moscow: Prakticheskaya Medicina; 2008. 447 (in Russian).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.