STRENGTHENING TUBERCULOSIS CONTROL IN UKRAINE PROJECT Генетические основы лекарственной устойчивости бактерий Тренинг «Использование методики Xpert MTB/RIF», г.Душанбе, 29 июля – 2 августа 2013 г. Презентация подготовлена в рамках проекта USAID «Посилення контролю за туберкульозом в Україні». Взгляды автором, изложенные в презентации, не обязательно отображают точку зрения Агентства США по международному развитию или Правительства Соединенных Штатов STRENGTHENING TUBERCULOSIS CONTROL IN UKRAINE PROJECT Генетика бактерий • Генетика бактерий изучает структуру генетического материала, процесс хранения, передачи и проявления (экспрессии) генетической информации • Объектом являются также мутантные организмы, у которых отсутствует один или несколько функциональных компонентов по сравнению с так называемым «диким типом». STRENGTHENING TUBERCULOSIS CONTROL IN UKRAINE PROJECT Характеристика бактериальных геномов • Бактериальный геном представлен кольцевой молекулой ДНК − бактериальной хромосомой. • Генетическая информация содержится также во т.н. внехромосомных фактораx наследственности (плазмидах, вставочных последовательностями и транспозонах – структурных элементах, также содержащих ДНК). STRENGTHENING TUBERCULOSIS CONTROL IN UKRAINE PROJECT Резистентные штаммы микроорганизмов возникают при изменении генома бактериальной клетки в результате спонтанных мутаций, не связанных с направленным действием на ДНК бактерии антибактериальных препаратов, которые играют роль лишь селективных агентов. Устойчивость микобактерий туберкулеза чаще связана мутациями в генах, кодирующих определенные белки микробной клетки, являющиеся мишенями для антибиотиков. Изменение в структуре мишени ведет к невосприимчивости к препарату Приобретенная резистентность закрепляется и может передаваться как последующим генерациям бактерий (вертикальная передача), так и другим бактериям при перенесении внехромосомных элементов (горизонтальнальная передача). В процессе селекции в результате воздействия химиотерапевтических соединений чувствительные микроорганизмы погибают, а резистентные сохраняются, размножаются и распространяются в окружающей среде. STRENGTHENING TUBERCULOSIS CONTROL IN UKRAINE PROJECT Механизмы горизонтального распространения лекарственной устойчивости Трансформация – направленный перенос и встраивание в генетический аппарат клетки небольшого фрагмента чужеродной ДНК Трансдукция − перенос детерминант устойчивости с помощью бактериофага, играющего роль переносчика. Конъюгация − перенос плазмид при контакте между двумя клетками. STRENGTHENING TUBERCULOSIS CONTROL IN UKRAINE PROJECT Бактериофаги • Бактериофаг представляет собой вирус, который размножается внутри бактерии после введения их генома в цитоплазму • Во время репликации бактериофаг может включать в себя ген устойчивости и распространять устойчивость путем заражения других бактерий STRENGTHENING TUBERCULOSIS CONTROL IN UKRAINE PROJECT Концепция развития лекарственной устойчивости STRENGTHENING TUBERCULOSIS CONTROL IN UKRAINE PROJECT Мутации, вызывающие устойчивость Препарат (год разработки) Ген, мутации в котором приводят к резистентности Функция гена (белок-мишень препарата) Механизм действия (эффект при поражении мишени) Частота мутаций, % 50-90 8-43 Изониазид (1952) kat G inh A каталаза еноил-редуктаза Угнетение синтеза миколовой кислоты Рифампицин (1966) rpoB β-субъединица РНКполимеразы Угнетение синтеза РНК Пиразинамид (1952) pncA никотинамидаза Угнетение энергетического обмена 95 72-97 Этамбутол (1961) embB арабинозил-транфераза Угнетение синтеза арабиногалактана 47-65 Стрептомицин (1944) rpsL rrs gidB риб.белок риб.РНК риб.метилтранфераза Угнетение синтеза белка 52-59 8-21 ? 76 Амикацин/канамицин (1957) rrs рибосом.РНК Угнетение синтеза белка Капреомицин (1960) tlyA 2ˊ-О-метилтранфераза Угнетение синтеза белка Фторхинолоны (1963) gyrA gyrB }ДНК-гираза Угнетение репликации ДНК 75-94 Этионамид (1956) ethA inhA Флавин-монооксигеназа Еноил-редуктаза Угнетение синтеза миколовой кислоты 37 56 STRENGTHENING TUBERCULOSIS CONTROL IN UKRAINE PROJECT Методы выявления резистентности Фенотипический метод определения лекарственной устойчивости • Прямое или непрямое определение роста M. tuberculosis in vitro в присутствии антибактериального агента Генотипические методы определения лекарственной устойчивости • Обнаружение мутаций в генах, связанных с развитием лекарственной устойчивости