RU2562866C1 - Detection method of dna of tuberculosis causative agent with simultaneous identification of its genotype and determination of genetic determinants of multiple and wide drug resistance, oligonucleotide microchip, set of primers and set of oligonucleotide probes, which are used in method - Google Patents
Detection method of dna of tuberculosis causative agent with simultaneous identification of its genotype and determination of genetic determinants of multiple and wide drug resistance, oligonucleotide microchip, set of primers and set of oligonucleotide probes, which are used in method Download PDFInfo
- Publication number
- RU2562866C1 RU2562866C1 RU2014145245/10A RU2014145245A RU2562866C1 RU 2562866 C1 RU2562866 C1 RU 2562866C1 RU 2014145245/10 A RU2014145245/10 A RU 2014145245/10A RU 2014145245 A RU2014145245 A RU 2014145245A RU 2562866 C1 RU2562866 C1 RU 2562866C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gene
- fragment
- resistance
- probe
- genotype
- Prior art date
Links
- 201000008827 tuberculosis Diseases 0.000 title claims abstract description 72
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 58
- 108091034117 Oligonucleotide Proteins 0.000 title claims abstract description 53
- 230000002068 genetic effect Effects 0.000 title claims abstract description 31
- 108020005187 Oligonucleotide Probes Proteins 0.000 title claims abstract description 21
- 239000002751 oligonucleotide probe Substances 0.000 title claims abstract description 21
- 231100000676 disease causative agent Toxicity 0.000 title claims abstract description 14
- 238000001514 detection method Methods 0.000 title claims abstract description 9
- 206010059866 Drug resistance Diseases 0.000 title description 17
- AEUTYOVWOVBAKS-UWVGGRQHSA-N ethambutol Chemical compound CC[C@@H](CO)NCCN[C@@H](CC)CO AEUTYOVWOVBAKS-UWVGGRQHSA-N 0.000 claims abstract description 71
- 238000009396 hybridization Methods 0.000 claims abstract description 51
- 229960003350 isoniazid Drugs 0.000 claims abstract description 51
- QRXWMOHMRWLFEY-UHFFFAOYSA-N isoniazide Chemical compound NNC(=O)C1=CC=NC=C1 QRXWMOHMRWLFEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 51
- 229960001225 rifampicin Drugs 0.000 claims abstract description 45
- JQXXHWHPUNPDRT-WLSIYKJHSA-N rifampicin Chemical compound O([C@](C1=O)(C)O/C=C/[C@@H]([C@H]([C@@H](OC(C)=O)[C@H](C)[C@H](O)[C@H](C)[C@@H](O)[C@@H](C)\C=C\C=C(C)/C(=O)NC=2C(O)=C3C([O-])=C4C)C)OC)C4=C1C3=C(O)C=2\C=N\N1CC[NH+](C)CC1 JQXXHWHPUNPDRT-WLSIYKJHSA-N 0.000 claims abstract description 45
- 229940124307 fluoroquinolone Drugs 0.000 claims abstract description 44
- 229930027917 kanamycin Natural products 0.000 claims abstract description 42
- 229960000318 kanamycin Drugs 0.000 claims abstract description 42
- SBUJHOSQTJFQJX-NOAMYHISSA-N kanamycin Chemical compound O[C@@H]1[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](CN)O[C@@H]1O[C@H]1[C@H](O)[C@@H](O[C@@H]2[C@@H]([C@@H](N)[C@H](O)[C@@H](CO)O2)O)[C@H](N)C[C@@H]1N SBUJHOSQTJFQJX-NOAMYHISSA-N 0.000 claims abstract description 42
- 229930182823 kanamycin A Natural products 0.000 claims abstract description 42
- 229960004821 amikacin Drugs 0.000 claims abstract description 40
- LKCWBDHBTVXHDL-RMDFUYIESA-N amikacin Chemical compound O([C@@H]1[C@@H](N)C[C@H]([C@@H]([C@H]1O)O[C@@H]1[C@@H]([C@@H](N)[C@H](O)[C@@H](CO)O1)O)NC(=O)[C@@H](O)CCN)[C@H]1O[C@H](CN)[C@@H](O)[C@H](O)[C@H]1O LKCWBDHBTVXHDL-RMDFUYIESA-N 0.000 claims abstract description 40
- -1 fluoroquinolones Chemical compound 0.000 claims abstract description 39
- 229960000285 ethambutol Drugs 0.000 claims abstract description 36
- JLCPHMBAVCMARE-UHFFFAOYSA-N [3-[[3-[[3-[[3-[[3-[[3-[[3-[[3-[[3-[[3-[[3-[[5-(2-amino-6-oxo-1H-purin-9-yl)-3-[[3-[[3-[[3-[[3-[[3-[[5-(2-amino-6-oxo-1H-purin-9-yl)-3-[[5-(2-amino-6-oxo-1H-purin-9-yl)-3-hydroxyoxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxyoxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(5-methyl-2,4-dioxopyrimidin-1-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(6-aminopurin-9-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(6-aminopurin-9-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(6-aminopurin-9-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(6-aminopurin-9-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxyoxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(5-methyl-2,4-dioxopyrimidin-1-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(4-amino-2-oxopyrimidin-1-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(5-methyl-2,4-dioxopyrimidin-1-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(5-methyl-2,4-dioxopyrimidin-1-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(6-aminopurin-9-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(6-aminopurin-9-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(4-amino-2-oxopyrimidin-1-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(4-amino-2-oxopyrimidin-1-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(4-amino-2-oxopyrimidin-1-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(6-aminopurin-9-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(4-amino-2-oxopyrimidin-1-yl)oxolan-2-yl]methyl [5-(6-aminopurin-9-yl)-2-(hydroxymethyl)oxolan-3-yl] hydrogen phosphate Polymers Cc1cn(C2CC(OP(O)(=O)OCC3OC(CC3OP(O)(=O)OCC3OC(CC3O)n3cnc4c3nc(N)[nH]c4=O)n3cnc4c3nc(N)[nH]c4=O)C(COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3CO)n3cnc4c(N)ncnc34)n3ccc(N)nc3=O)n3cnc4c(N)ncnc34)n3ccc(N)nc3=O)n3ccc(N)nc3=O)n3ccc(N)nc3=O)n3cnc4c(N)ncnc34)n3cnc4c(N)ncnc34)n3cc(C)c(=O)[nH]c3=O)n3cc(C)c(=O)[nH]c3=O)n3ccc(N)nc3=O)n3cc(C)c(=O)[nH]c3=O)n3cnc4c3nc(N)[nH]c4=O)n3cnc4c(N)ncnc34)n3cnc4c(N)ncnc34)n3cnc4c(N)ncnc34)n3cnc4c(N)ncnc34)O2)c(=O)[nH]c1=O JLCPHMBAVCMARE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 26
- 239000000523 sample Substances 0.000 claims description 300
- 230000035772 mutation Effects 0.000 claims description 155
- 101150090202 rpoB gene Proteins 0.000 claims description 93
- 101150062801 embB gene Proteins 0.000 claims description 86
- 239000012634 fragment Substances 0.000 claims description 83
- 101150070420 gyrA gene Proteins 0.000 claims description 55
- 101150013736 gyrB gene Proteins 0.000 claims description 55
- 101150012629 parE gene Proteins 0.000 claims description 48
- 101100038261 Methanococcus vannielii (strain ATCC 35089 / DSM 1224 / JCM 13029 / OCM 148 / SB) rpo2C gene Proteins 0.000 claims description 45
- 101150085857 rpo2 gene Proteins 0.000 claims description 45
- 101150013110 katG gene Proteins 0.000 claims description 41
- VCOPTHOUUNAYKQ-WBTCAYNUSA-N (3s)-3,6-diamino-n-[[(2s,5s,8e,11s,15s)-15-amino-11-[(6r)-2-amino-1,4,5,6-tetrahydropyrimidin-6-yl]-8-[(carbamoylamino)methylidene]-2-(hydroxymethyl)-3,6,9,12,16-pentaoxo-1,4,7,10,13-pentazacyclohexadec-5-yl]methyl]hexanamide;(3s)-3,6-diamino-n-[[(2s,5s,8 Chemical compound N1C(=O)\C(=C/NC(N)=O)NC(=O)[C@H](CNC(=O)C[C@@H](N)CCCN)NC(=O)[C@H](C)NC(=O)[C@@H](N)CNC(=O)[C@@H]1[C@@H]1NC(N)=NCC1.N1C(=O)\C(=C/NC(N)=O)NC(=O)[C@H](CNC(=O)C[C@@H](N)CCCN)NC(=O)[C@H](CO)NC(=O)[C@@H](N)CNC(=O)[C@@H]1[C@@H]1NC(N)=NCC1 VCOPTHOUUNAYKQ-WBTCAYNUSA-N 0.000 claims description 38
- 108010065839 Capreomycin Proteins 0.000 claims description 37
- 229960004602 capreomycin Drugs 0.000 claims description 37
- 101150024831 ahpC gene Proteins 0.000 claims description 36
- 239000002773 nucleotide Substances 0.000 claims description 35
- 101150005343 INHA gene Proteins 0.000 claims description 34
- 125000003729 nucleotide group Chemical group 0.000 claims description 34
- 241001302239 Mycobacterium tuberculosis complex Species 0.000 claims description 31
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 claims description 31
- 244000052769 pathogen Species 0.000 claims description 30
- 230000001717 pathogenic effect Effects 0.000 claims description 28
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 claims description 28
- 101100509674 Mycolicibacterium smegmatis (strain ATCC 700084 / mc(2)155) katG3 gene Proteins 0.000 claims description 24
- 244000005700 microbiome Species 0.000 claims description 23
- 101100489774 Mycobacterium tuberculosis (strain ATCC 25618 / H37Rv) fbpC gene Proteins 0.000 claims description 16
- 101150111189 eis gene Proteins 0.000 claims description 14
- 206010036790 Productive cough Diseases 0.000 claims description 13
- 150000001413 amino acids Chemical class 0.000 claims description 13
- 238000003205 genotyping method Methods 0.000 claims description 13
- 210000003802 sputum Anatomy 0.000 claims description 13
- 208000024794 sputum Diseases 0.000 claims description 13
- 230000003321 amplification Effects 0.000 claims description 11
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 claims description 11
- 241000187479 Mycobacterium tuberculosis Species 0.000 claims description 10
- 102000054765 polymorphisms of proteins Human genes 0.000 claims description 10
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 9
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 claims description 8
- 238000002493 microarray Methods 0.000 claims description 7
- 239000007850 fluorescent dye Substances 0.000 claims description 6
- AHCYMLUZIRLXAA-SHYZEUOFSA-N Deoxyuridine 5'-triphosphate Chemical compound O1[C@H](COP(O)(=O)OP(O)(=O)OP(O)(O)=O)[C@@H](O)C[C@@H]1N1C(=O)NC(=O)C=C1 AHCYMLUZIRLXAA-SHYZEUOFSA-N 0.000 claims description 5
- 210000004369 blood Anatomy 0.000 claims description 5
- 239000008280 blood Substances 0.000 claims description 5
- 210000000416 exudates and transudate Anatomy 0.000 claims description 5
- 238000001215 fluorescent labelling Methods 0.000 claims description 4
- 239000000017 hydrogel Substances 0.000 claims description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 4
- 108700043532 RpoB Proteins 0.000 claims description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 3
- 238000003759 clinical diagnosis Methods 0.000 claims description 3
- 102000054767 gene variant Human genes 0.000 claims description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 2
- 229940044683 chemotherapy drug Drugs 0.000 claims 1
- 238000007334 copolymerization reaction Methods 0.000 claims 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 abstract description 55
- 238000007403 mPCR Methods 0.000 abstract description 13
- 230000001018 virulence Effects 0.000 abstract description 5
- 230000002365 anti-tubercular Effects 0.000 abstract description 3
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- VCOPTHOUUNAYKQ-DAOVIKHBSA-N 3,6-diamino-n-[[(2s,5s,8z,11s,15s)-15-amino-11-(2-amino-1,4,5,6-tetrahydropyrimidin-6-yl)-8-[(carbamoylamino)methylidene]-2-(hydroxymethyl)-3,6,9,12,16-pentaoxo-1,4,7,10,13-pentazacyclohexadec-5-yl]methyl]hexanamide;3,6-diamino-n-[[(2s,5s,8z,11s,15s)-15-a Chemical compound N1C(=O)\C(=C\NC(N)=O)NC(=O)[C@H](CNC(=O)CC(N)CCCN)NC(=O)[C@H](C)NC(=O)[C@@H](N)CNC(=O)[C@@H]1C1NC(=N)NCC1.N1C(=O)\C(=C\NC(N)=O)NC(=O)[C@H](CNC(=O)CC(N)CCCN)NC(=O)[C@H](CO)NC(=O)[C@@H](N)CNC(=O)[C@@H]1C1NC(=N)NCC1 VCOPTHOUUNAYKQ-DAOVIKHBSA-N 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 108020004705 Codon Proteins 0.000 description 149
- 206010064571 Gene mutation Diseases 0.000 description 78
- 108020004414 DNA Proteins 0.000 description 70
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 66
- 108010054814 DNA Gyrase Proteins 0.000 description 58
- 238000000018 DNA microarray Methods 0.000 description 25
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 22
- 229940079593 drug Drugs 0.000 description 21
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 18
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 16
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 12
- 230000002906 microbiologic effect Effects 0.000 description 11
- 238000010876 biochemical test Methods 0.000 description 10
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 10
- PWKSKIMOESPYIA-BYPYZUCNSA-N L-N-acetyl-Cysteine Chemical compound CC(=O)N[C@@H](CS)C(O)=O PWKSKIMOESPYIA-BYPYZUCNSA-N 0.000 description 8
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 8
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 8
- 238000005202 decontamination Methods 0.000 description 7
- 230000003588 decontaminative effect Effects 0.000 description 7
- 239000000047 product Substances 0.000 description 7
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 description 7
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 7
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 description 6
- 201000010099 disease Diseases 0.000 description 6
- 208000037265 diseases, disorders, signs and symptoms Diseases 0.000 description 6
- 229940072185 drug for treatment of tuberculosis Drugs 0.000 description 6
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 6
- 208000036984 extensively drug-resistant tuberculosis Diseases 0.000 description 6
- 239000000499 gel Substances 0.000 description 6
- 201000009671 multidrug-resistant tuberculosis Diseases 0.000 description 6
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 6
- 230000005180 public health Effects 0.000 description 6
- 241001646725 Mycobacterium tuberculosis H37Rv Species 0.000 description 5
- 108010006785 Taq Polymerase Proteins 0.000 description 5
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 5
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 5
- 239000002246 antineoplastic agent Substances 0.000 description 5
- 239000000872 buffer Substances 0.000 description 5
- 229940127089 cytotoxic agent Drugs 0.000 description 5
- 238000012009 microbiological test Methods 0.000 description 5
- 238000006386 neutralization reaction Methods 0.000 description 5
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 5
- 238000011160 research Methods 0.000 description 5
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 5
- 238000007400 DNA extraction Methods 0.000 description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 4
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 4
- 239000012568 clinical material Substances 0.000 description 4
- 238000012136 culture method Methods 0.000 description 4
- UCSJYZPVAKXKNQ-HZYVHMACSA-N streptomycin Chemical compound CN[C@H]1[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](CO)O[C@H]1O[C@@H]1[C@](C=O)(O)[C@H](C)O[C@H]1O[C@@H]1[C@@H](NC(N)=N)[C@H](O)[C@@H](NC(N)=N)[C@H](O)[C@H]1O UCSJYZPVAKXKNQ-HZYVHMACSA-N 0.000 description 4
- 238000007399 DNA isolation Methods 0.000 description 3
- 241000211133 Mycobacterium caprae Species 0.000 description 3
- 241001415849 Strigiformes Species 0.000 description 3
- 230000003196 chaotropic effect Effects 0.000 description 3
- 238000004925 denaturation Methods 0.000 description 3
- 230000036425 denaturation Effects 0.000 description 3
- ZJYYHGLJYGJLLN-UHFFFAOYSA-N guanidinium thiocyanate Chemical compound SC#N.NC(N)=N ZJYYHGLJYGJLLN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000002372 labelling Methods 0.000 description 3
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 3
- 238000003753 real-time PCR Methods 0.000 description 3
- 108091032973 (ribonucleotides)n+m Proteins 0.000 description 2
- KCXVZYZYPLLWCC-UHFFFAOYSA-N EDTA Chemical compound OC(=O)CN(CC(O)=O)CCN(CC(O)=O)CC(O)=O KCXVZYZYPLLWCC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ZHNUHDYFZUAESO-UHFFFAOYSA-N Formamide Chemical compound NC=O ZHNUHDYFZUAESO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241000186366 Mycobacterium bovis Species 0.000 description 2
- 239000007984 Tris EDTA buffer Substances 0.000 description 2
- KGTSLTYUUFWZNW-PPJQWWMSSA-N [(7S,9E,11S,12R,13S,14R,15R,16R,17S,18S,19E,21Z)-2,15,17,27,29-pentahydroxy-11-methoxy-3,7,12,14,16,18,22-heptamethyl-26-[(E)-(4-methylpiperazin-1-yl)iminomethyl]-6,23-dioxo-8,30-dioxa-24-azatetracyclo[23.3.1.14,7.05,28]triaconta-1(29),2,4,9,19,21,25,27-octaen-13-yl] acetate pyridine-4-carbohydrazide Chemical compound NNC(=O)c1ccncc1.CO[C@H]1\C=C\O[C@@]2(C)Oc3c(C2=O)c2c(O)c(\C=N\N4CCN(C)CC4)c(NC(=O)\C(C)=C/C=C/[C@H](C)[C@H](O)[C@@H](C)[C@@H](O)[C@@H](C)[C@H](OC(C)=O)[C@@H]1C)c(O)c2c(O)c3C KGTSLTYUUFWZNW-PPJQWWMSSA-N 0.000 description 2
- 125000000539 amino acid group Chemical group 0.000 description 2
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 2
- 238000003556 assay Methods 0.000 description 2
- 230000000721 bacterilogical effect Effects 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 230000006037 cell lysis Effects 0.000 description 2
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 description 2
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 2
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 2
- 230000009089 cytolysis Effects 0.000 description 2
- SUYVUBYJARFZHO-RRKCRQDMSA-N dATP Chemical compound C1=NC=2C(N)=NC=NC=2N1[C@H]1C[C@H](O)[C@@H](COP(O)(=O)OP(O)(=O)OP(O)(O)=O)O1 SUYVUBYJARFZHO-RRKCRQDMSA-N 0.000 description 2
- SUYVUBYJARFZHO-UHFFFAOYSA-N dATP Natural products C1=NC=2C(N)=NC=NC=2N1C1CC(O)C(COP(O)(=O)OP(O)(=O)OP(O)(O)=O)O1 SUYVUBYJARFZHO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RGWHQCVHVJXOKC-SHYZEUOFSA-J dCTP(4-) Chemical compound O=C1N=C(N)C=CN1[C@@H]1O[C@H](COP([O-])(=O)OP([O-])(=O)OP([O-])([O-])=O)[C@@H](O)C1 RGWHQCVHVJXOKC-SHYZEUOFSA-J 0.000 description 2
- HAAZLUGHYHWQIW-KVQBGUIXSA-N dGTP Chemical compound C1=NC=2C(=O)NC(N)=NC=2N1[C@H]1C[C@H](O)[C@@H](COP(O)(=O)OP(O)(=O)OP(O)(O)=O)O1 HAAZLUGHYHWQIW-KVQBGUIXSA-N 0.000 description 2
- 230000000368 destabilizing effect Effects 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000000975 dye Substances 0.000 description 2
- 238000002073 fluorescence micrograph Methods 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000000338 in vitro Methods 0.000 description 2
- 238000011534 incubation Methods 0.000 description 2
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 2
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 2
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 2
- 150000007523 nucleic acids Chemical class 0.000 description 2
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 238000012552 review Methods 0.000 description 2
- 229940049413 rifampicin and isoniazid Drugs 0.000 description 2
- 238000012216 screening Methods 0.000 description 2
- 238000012163 sequencing technique Methods 0.000 description 2
- 229960005322 streptomycin Drugs 0.000 description 2
- 238000002560 therapeutic procedure Methods 0.000 description 2
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 2
- 101150084750 1 gene Proteins 0.000 description 1
- JKMHFZQWWAIEOD-UHFFFAOYSA-N 2-[4-(2-hydroxyethyl)piperazin-1-yl]ethanesulfonic acid Chemical compound OCC[NH+]1CCN(CCS([O-])(=O)=O)CC1 JKMHFZQWWAIEOD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QKNYBSVHEMOAJP-UHFFFAOYSA-N 2-amino-2-(hydroxymethyl)propane-1,3-diol;hydron;chloride Chemical compound Cl.OCC(N)(CO)CO QKNYBSVHEMOAJP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NLEPLDKPYLYCSY-UHFFFAOYSA-N 2-fluoroquinoline Chemical compound C1=CC=CC2=NC(F)=CC=C21 NLEPLDKPYLYCSY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YBANXOPIYSVPMH-UHFFFAOYSA-N 3-[[di(propan-2-yl)amino]-[6-[[(4-methoxyphenyl)-diphenylmethyl]amino]hexoxy]phosphanyl]oxypropanenitrile Chemical compound C1=CC(OC)=CC=C1C(NCCCCCCOP(OCCC#N)N(C(C)C)C(C)C)(C=1C=CC=CC=1)C1=CC=CC=C1 YBANXOPIYSVPMH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 102000053602 DNA Human genes 0.000 description 1
- 239000004134 Dicalcium diphosphate Substances 0.000 description 1
- 101100038183 Dictyostelium discoideum polr2a gene Proteins 0.000 description 1
- 208000032163 Emerging Communicable disease Diseases 0.000 description 1
- 229920001917 Ficoll Polymers 0.000 description 1
- 239000007995 HEPES buffer Substances 0.000 description 1
- 108091027305 Heteroduplex Proteins 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000699670 Mus sp. Species 0.000 description 1
- 241000186359 Mycobacterium Species 0.000 description 1
- 241001467553 Mycobacterium africanum Species 0.000 description 1
- 241000186367 Mycobacterium avium Species 0.000 description 1
- 241001467552 Mycobacterium bovis BCG Species 0.000 description 1
- 241001312372 Mycobacterium canettii Species 0.000 description 1
- 241000187919 Mycobacterium microti Species 0.000 description 1
- 241000699502 Mycobacterium mungi Species 0.000 description 1
- 239000000020 Nitrocellulose Substances 0.000 description 1
- 108091028043 Nucleic acid sequence Proteins 0.000 description 1
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 1
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 1
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 description 1
- 238000002123 RNA extraction Methods 0.000 description 1
- 229920004890 Triton X-100 Polymers 0.000 description 1
- 239000013504 Triton X-100 Substances 0.000 description 1
- XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N Urea Chemical compound NC(N)=O XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 206010052428 Wound Diseases 0.000 description 1
- 208000027418 Wounds and injury Diseases 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 238000007792 addition Methods 0.000 description 1
- 125000003277 amino group Chemical group 0.000 description 1
- 239000012472 biological sample Substances 0.000 description 1
- 238000001574 biopsy Methods 0.000 description 1
- 238000004159 blood analysis Methods 0.000 description 1
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 1
- 210000000621 bronchi Anatomy 0.000 description 1
- 238000013276 bronchoscopy Methods 0.000 description 1
- 238000005251 capillar electrophoresis Methods 0.000 description 1
- 239000004202 carbamide Substances 0.000 description 1
- 238000004113 cell culture Methods 0.000 description 1
- 210000001175 cerebrospinal fluid Anatomy 0.000 description 1
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 1
- 238000002512 chemotherapy Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
- 238000012864 cross contamination Methods 0.000 description 1
- 238000012217 deletion Methods 0.000 description 1
- 230000037430 deletion Effects 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 239000003599 detergent Substances 0.000 description 1
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 1
- 208000015355 drug-resistant tuberculosis Diseases 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- UKJUKMIUSKNOEN-UHFFFAOYSA-N guanidine 2-(methylamino)acetic acid thiocyanic acid Chemical compound SC#N.NC(N)=N.CNCC(O)=O UKJUKMIUSKNOEN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000036541 health Effects 0.000 description 1
- 229920001519 homopolymer Polymers 0.000 description 1
- 230000028993 immune response Effects 0.000 description 1
- 238000000126 in silico method Methods 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 238000003771 laboratory diagnosis Methods 0.000 description 1
- 238000011031 large-scale manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000003446 ligand Substances 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 210000004698 lymphocyte Anatomy 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000004949 mass spectrometry Methods 0.000 description 1
- 238000010208 microarray analysis Methods 0.000 description 1
- 238000000386 microscopy Methods 0.000 description 1
- 239000004005 microsphere Substances 0.000 description 1
- 239000000178 monomer Substances 0.000 description 1
- 230000036457 multidrug resistance Effects 0.000 description 1
- 239000013642 negative control Substances 0.000 description 1
- 238000007481 next generation sequencing Methods 0.000 description 1
- 229920001220 nitrocellulos Polymers 0.000 description 1
- 238000010606 normalization Methods 0.000 description 1
- 108020004707 nucleic acids Proteins 0.000 description 1
- 102000039446 nucleic acids Human genes 0.000 description 1
- 230000008520 organization Effects 0.000 description 1
- 230000008506 pathogenesis Effects 0.000 description 1
- 239000008188 pellet Substances 0.000 description 1
- 239000008363 phosphate buffer Substances 0.000 description 1
- 150000008300 phosphoramidites Chemical class 0.000 description 1
- 229920001707 polybutylene terephthalate Polymers 0.000 description 1
- 229920000515 polycarbonate Polymers 0.000 description 1
- 239000004417 polycarbonate Substances 0.000 description 1
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 238000003752 polymerase chain reaction Methods 0.000 description 1
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 1
- 229920000193 polymethacrylate Polymers 0.000 description 1
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 1
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 229960005206 pyrazinamide Drugs 0.000 description 1
- IPEHBUMCGVEMRF-UHFFFAOYSA-N pyrazinecarboxamide Chemical compound NC(=O)C1=CN=CC=N1 IPEHBUMCGVEMRF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 230000008707 rearrangement Effects 0.000 description 1
- 238000007430 reference method Methods 0.000 description 1
- 125000006853 reporter group Chemical group 0.000 description 1
- 238000004007 reversed phase HPLC Methods 0.000 description 1
- 101150047139 rpo1N gene Proteins 0.000 description 1
- 101150037064 rpoA gene Proteins 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 210000000115 thoracic cavity Anatomy 0.000 description 1
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 1
- 238000012085 transcriptional profiling Methods 0.000 description 1
- 239000001226 triphosphate Substances 0.000 description 1
- 235000011178 triphosphate Nutrition 0.000 description 1
- UNXRWKVEANCORM-UHFFFAOYSA-N triphosphoric acid Chemical compound OP(O)(=O)OP(O)(=O)OP(O)(O)=O UNXRWKVEANCORM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)
Abstract
Description
Область техники, к которой относится изобретениеFIELD OF THE INVENTION
Изобретение относится к молекулярной биологии, микробиологии и медицине и обеспечивает способ обнаружения ДНК возбудителя туберкулеза - микобактерий туберкулезного комплекса (Mycobacterium tuberculosis, M. bovis, M. bovis BCG, M. africanum, M. microti, Mycobacterium canettii, Mycobacterium caprae, Mycobacterium pinnipedii, Mycobacterium mungi) с одновременным установлением генотипа возбудителя и определением генетических детерминант устойчивости к широкому спектру противотуберкулезных препаратов, включая рифампицин, изониазид, фторхинолоны, канамицин, амикацин, капреомицин, этамбутол, в клиническом образце на дифференцирующем олигонуклеотидном микрочипе.The invention relates to molecular biology, microbiology, and medicine, and provides a method for detecting tuberculosis pathogen DNA - mycobacterium tuberculosis complex (Mycobacterium tuberculosis, M. bovis, M. bovis BCG, M. africanum, M. microti, Mycobacterium canettii, Mycobacterium caprae, Mycobacterium caprae, Mycobacterium caprae, Mycobacterium Mycobacterium mungi) with the simultaneous establishment of the pathogen genotype and determination of the genetic determinants of resistance to a wide range of anti-TB drugs, including rifampicin, isoniazid, fluoroquinolones, kanamycin, amikacin, capreomycin, ethambutol, in a clinical sample on a differentiating oligonucleotide microchip.
Уровень техникиState of the art
Распространение устойчивых к противотуберкулезным препаратам штаммов M. tuberculosis представляет серьезную мировую проблему. Сегодня по классификации ВОЗ выделяют возбудителей туберкулеза с множественной лекарственной устойчивостью (МЛУ (MDR) ТБ), с широкой лекарственной устойчивостью (ШЛУ (XDR) ТБ) и возбудителей с тотальной (полной) устойчивостью к противотуберкулезным препаратам (суперустойчивый ТБ). МЛУ ТБ вызывается микобактериями, устойчивыми, по крайней мере, к двум наиболее эффективным препаратам первого ряда - изониазиду и рифампицину. ШЛУ ТБ - это форма туберкулеза, устойчивого к изониазиду и рифампицину, а также к любому фторхинолону, и, как минимум, к одному из трех инъекционных противотуберкулезных препаратов второй линии терапии (амикацин, канамицин или капреомицин). Лекарственно-устойчивые формы ТБ не отвечают на стандартную шестимесячную терапию противотуберкулезными средствами первой линии и лечатся в течение двух и более лет лекарствами второй линии, которые более токсичны и дороги. В то же время, курс лечения лекарственно-чувствительного туберкулеза обходится приблизительно в 200 USD, МЛУ ТБ - 5 000 USD, а лечение ШЛУ ТБ еще более дорого и, главное, занимает более продолжительное время.The spread of M. tuberculosis resistant tuberculosis drugs is a serious global problem. Today, according to the WHO classification, pathogens with multidrug-resistant (MDR) TB, broadly drug-resistant (XDR) TB and pathogens with total (full) resistance to anti-TB drugs (super-resistant TB) are isolated. MDR-TB is caused by mycobacteria that are resistant to at least the two most effective first-line drugs, isoniazid and rifampicin. XDR-TB is a form of tuberculosis resistant to isoniazid and rifampicin, as well as to any fluoroquinolone, and to at least one of the three injectable second-line anti-TB drugs (amikacin, kanamycin or capreomycin). Drug-resistant forms of TB do not respond to standard six-month therapy with first-line anti-TB drugs and are treated for two or more years with second-line drugs that are more toxic and expensive. At the same time, treatment for drug-sensitive tuberculosis costs about $ 200, MDR-TB costs $ 5,000, and treatment for XDR-TB is even more expensive and, most importantly, takes a longer time.
В России, согласно данным официальной статистики, в 2009 г. МЛУ ТБ среди впервые выявленных больных был зарегистрирован в 15,4%, тогда как общая распространённость МЛУ-штаммов среди всех больных ТБ в 2009 г. составила 33,5%. Данные по ШЛУ ТБ и суперустойчивого ТБ в России не опубликованы, поскольку они не включены в отчетные формы («Туберкулез в Российской федерации 2009 г» Аналитический обзор статистических показателей по туберкулезу, используемых в Российской Федерации). По данным ВОЗ, в нашей стране ШЛУ штаммы составляют около 30 % всех МЛУ штаммов M. tuberculosis. В мире число случаев ШЛУ ТБ оценивается как 25 000 в год, и почти все они приводят к смертельному исходу (World Health Organization, 2010. Global tuberculosis control: a short update to the 2009 report).In Russia, according to official statistics, in 2009 MDR-TB among newly diagnosed patients was registered in 15.4%, while the overall prevalence of MDR-strains among all TB patients in 2009 was 33.5%. Data on XDR-TB and super-resistant TB in Russia have not been published since they are not included in reporting forms (“Tuberculosis in the Russian Federation 2009” Analytical review of statistical indicators for tuberculosis used in the Russian Federation). According to the WHO, in our country, XDR strains make up about 30% of all MDR strains of M. tuberculosis. In the world, the number of cases of XDR-TB is estimated to be 25,000 per year, and almost all of them are fatal (World Health Organization, 2010. Global tuberculosis control: a short update to the 2009 report).
Распространению лекарственно-устойчивого ТБ способствует длительность бактериологического тестирования выделенных от пациентов возбудителей ТБ. Даже с использованием автоматического анализатора BACTEC процедура оценки профиля чувствительности конкретного изолята к препаратам первого ряда занимает более месяца, при этом в большинстве бактериологических лабораторий тестирование на чувствительность к препаратам второй линии терапии (фторхинолоны, амикацин, канамицин, капреомицин, этамбутол и др.) вообще не проводится. The spread of drug-resistant TB is facilitated by the duration of bacteriological testing of TB pathogens isolated from patients. Even using the BACTEC automatic analyzer, the procedure for assessing the sensitivity profile of a particular isolate to first-line drugs takes more than a month, while in most bacteriological laboratories, testing for sensitivity to second-line drugs (fluoroquinolones, amikacin, kanamycin, capreomycin, ethambutol, etc.) is generally not held.
В этой связи необходимы методы быстрого и надежного определения устойчивости клинических штаммов туберкулеза, то есть причисления штаммов туберкулеза к классам устойчивости: лекарственно-чувствительный, МЛУ или ШЛУ. Результаты анализа будут непосредственно использоваться в клинической практике для своевременной коррекции противотуберкулезной терапии. Наиболее перспективными методами являются молекулярные технологии анализа генома возбудителя туберкулеза, позволяющие идентифицировать генетические детерминанты множественной и широкой лекарственной устойчивости.In this regard, methods are needed to quickly and reliably determine the resistance of clinical strains of tuberculosis, that is, classifying tuberculosis strains as resistance classes: drug-sensitive, MDR or XDR. The results of the analysis will be directly used in clinical practice for timely correction of anti-tuberculosis therapy. The most promising methods are molecular technologies for the analysis of the genome of the causative agent of tuberculosis, which allow the identification of the genetic determinants of multidrug and broad drug resistance.
Еще одной важной клинически значимой задачей является генотипирование возбудителя туберкулеза. Нарастающее количество секвенированных геномов в последние годы M. tuberculosis и последующее сравнение их in silico выявило достаточный уровень генетического разнообразия для филогенетически надежных построений, по крайней мере, на уровне генетических семейств. Анализ однонуклетидного полиморфизма геномов микобактерий туберкулезного комплекса позволил выявить пять основных линий - Beijing («пекинская» линия), CAS (Central Asian - «центрально-азиатская» линия), EuroAmerican («Евро-Американская» линия), EAI (East African-Indian - «восточная Африкано-Индийская» линия), M. bovis (Baker L, Brown T, Maiden MC, Drobniewski F. 2004. Silent nucleotide polymorphisms and a phylogeny for Mycobacterium tuberculosis. Emerging Infectious Diseases 10:1568-1577). К настоящему моменту на территории РФ и стран бывшего СССР отмечено повсеместное превалирование Beijing и Евро-Американской линий, последняя, в свою очередь, разделяется на три основных генотипа Ural, LAM и Haarlem (Casali N, Nikolayevskyy V, Balabanova Y, Ignatyeva O, Kontsevaya I, Harris SR, Bentley SD, Parkhill J, Nejentsev S, Hoffner SE, Horstmann RD, Brown T, Drobniewski F. Microevolution of extensively drug-resistant tuberculosis in Russia. Genome Research. 2012. 22(4):735-45).Another important clinically significant task is the genotyping of the causative agent of tuberculosis. The growing number of sequenced genomes in recent years M. tuberculosis and their subsequent in silico comparison revealed a sufficient level of genetic diversity for phylogenetically reliable constructions, at least at the level of genetic families. Analysis of the one-nucleotide polymorphism of the genomes of mycobacterium tuberculosis complex revealed five main lines - Beijing (“Beijing” line), CAS (Central Asian - “Central Asian” line), EuroAmerican (“Euro-American” line), EAI (East African-Indian - “East African-Indian” line), M. bovis (Baker L, Brown T, Maiden MC, Drobniewski F. 2004. Silent nucleotide polymorphisms and a phylogeny for Mycobacterium tuberculosis. Emerging Infectious Diseases 10: 1568-1577). To date, the prevalence of Beijing and the Euro-American lines has been observed in the territory of the Russian Federation and the countries of the former USSR, the latter, in turn, is divided into three main genotypes Ural, LAM and Haarlem (Casali N, Nikolayevskyy V, Balabanova Y, Ignatyeva O, Kontsevaya I, Harris SR, Bentley SD, Parkhill J, Nejentsev S, Hoffner SE, Horstmann RD, Brown T, Drobniewski F. Microevolution of extensively drug-resistant tuberculosis in Russia. Genome Research. 2012.22 (4): 735-45) .
Следует отметить, что в РФ генотип Beijing является самым распространённым и встречается в среднем у 50% пациентов (Igor Mokrousov. Insights into the origin, emergence, and current spread of a successful Russian clone of Mycobacterium tuberculosis. Clinical microbiology reviews 2013; 26(2):342-60). В настоящее время установление генотипа Beijing является клинически значимой задачей, поскольку его штаммы демонстрируют важные патогенные свойства, например повышенную вирулентность в организме мышей, вакцинированных БЦЖ (Lopez B, Aguilar D, Orozco H, Burger M, Espitia C, Ritacco V, et al. A marked difference in pathogenesis and immune response induced by different Mycobacterium tuberculosis geneotypes. Clin Exp Immunol. 2003;133:30-7), ассоциацию с множественной и широкой лекарственной устойчивостью (Mokrousov I, Narvskaya O, Vyazovaya A, Otten T, Jiao WW, Gomes LL, Suffys PN, Shen AD, Vishnevsky B. Russian "successful" clone B0/W148 of Mycobacterium tuberculosis Beijing genotype: a multiplex PCR assay for rapid detection and global screening. Journal of Clinical Microbiology 2012 Nov 50(11):3757-9), способность быстро размножаться в человеческих макрофагах и высокую трансмиссивность (Tran N Buu, Dick van Soolingen, Mai N T Huyen, Nguyen T N Lan, Hoang T Quy, Edine W Tiemersma, Kristin Kremer, Martien W Borgdorff, Frank G J Cobelens. Increased transmission of Mycobacterium tuberculosis Beijing genotype strains associated with resistance to streptomycin: a population-based study. PLoS One 2012 13; 7(8):e42323). Текущая эпидемия туберкулеза в России в значительной степени связана с активным распространением мультирезистентных штаммов генотипа Beijing и его варианта B0/W148 в популяции, иммунизированной БЦЖ (Casali, N., Nikolayevskyy, V., Balabanova, Y., Harris, S.R., Ignatyeva, O., Kontsevaya, I., Corander, J., Bryant, J., Parkhill, J., Nejentsev, S., Horstmann, R.D., Brown, T. & Drobniewski, F. Evolution and transmission of drug-resistant tuberculosis in a Russian population. Nature Genetics 2014 46, 279-86). Таким образом, наблюдаемое сейчас широкое распространение штаммов Beijing представляет серьезную угрозу успешной реализации национальных программ борьбы с туберкулезом.It should be noted that in the Russian Federation, the Beijing genotype is the most common and occurs on average in 50% of patients (Igor Mokrousov. Insights into the origin, emergence, and current spread of a successful Russian clone of Mycobacterium tuberculosis. Clinical microbiology reviews 2013; 26 (2 ): 342-60). The establishment of the Beijing genotype is currently a clinically significant task, since its strains demonstrate important pathogenic properties, for example, increased virulence in the body of mice vaccinated with BCG (Lopez B, Aguilar D, Orozco H, Burger M, Espitia C, Ritacco V, et al. A marked difference in pathogenesis and immune response induced by different Mycobacterium tuberculosis geneotypes. Clin Exp Immunol. 2003; 133: 30-7), association with multidrug and extensive drug resistance (Mokrousov I, Narvskaya O, Vyazovaya A, Otten T, Jiao WW , Gomes LL, Suffys PN, Shen AD, Vishnevsky B. Russian "successful" clone B0 / W148 of Mycobacterium tuberculosis Beijing genotype: a multiplex PCR assay for rapid detection and global screening. Journal of Clinical Microbiology 2012 Nov 50 (11): 3757-9), ability to multiply rapidly in human macrophages and high transmissibility (Tran N Buu, Dick van Soolingen, Mai NT Huyen, Nguyen TN Lan, Hoang T Quy, Edine W Tiemersma, Kristin Kremer, Martien W Borgdorff, Frank GJ Cobelens. Increased transmission of Mycobacterium tuberculosis Beijing genotype strains associated with resistance to streptomycin: a population-based study. PLoS One 2012 13; 7 (8): e42323). The current tuberculosis epidemic in Russia is largely associated with the active spread of multi-resistant strains of the Beijing genotype and its variant B0 / W148 in the population immunized with BCG (Casali, N., Nikolayevskyy, V., Balabanova, Y., Harris, SR, Ignatyeva, O ., Kontsevaya, I., Corander, J., Bryant, J., Parkhill, J., Nejentsev, S., Horstmann, RD, Brown, T. & Drobniewski, F. Evolution and transmission of drug-resistant tuberculosis in a Russian population. Nature Genetics 2014 46, 279-86). Thus, the widespread occurrence of Beijing strains now poses a serious threat to the successful implementation of national tuberculosis control programs.
Для двух других семейств возбудителя туберкулеза LAM и Ural, также широко представленных на территории РФ, в настоящее время ассоциаций с высокой вирулентностью и лекарственной устойчивостью не обнаружено. Это обусловлено отсутствием молекулярных диагностических инструментов, обеспечивающих одновременное определение генетических детерминант лекарственной устойчивости и генотипирование возбудителя туберкулеза.For two other families of the causative agent of tuberculosis LAM and Ural, also widely represented in the Russian Federation, no associations with high virulence and drug resistance have been found at present. This is due to the lack of molecular diagnostic tools that ensure the simultaneous determination of genetic determinants of drug resistance and genotyping of the tuberculosis pathogen.
В настоящее время для идентификации лекарственно-устойчивых штаммов микобактерий туберкулезного комплекса и их генотипирования применяются следующие молекулярные методы:Currently, the following molecular methods are used to identify drug-resistant strains of mycobacterium tuberculosis complex and their genotyping:
I. ПЦР с детекцией в режиме реального времени для идентификации мутаций, ответственных за лекарственную устойчивость. (Real-time PCR)I. Real-time PCR to identify mutations responsible for drug resistance. (Real-time PCR)
Заявка на патент WO/2011/140237 «Process for detection of multidrug resistant tuberculosis using real-time PCR and high resolution melt analysis»Patent application WO / 2011/140237 "Process for detection of multidrug resistant tuberculosis using real-time PCR and high resolution melt analysis"
Ramirez MV, Cowart KC, Campbell PJ, Morlock GP, Sikes D, Winchell JM, Posey JE. Rapid detection of multidrug-resistant Mycobacterium tuberculosis by use of real-time PCR and high-resolution melt analysis. Journal of clinical microbiology 2010 Nov; 48(11):4003-9Ramirez MV, Cowart KC, Campbell PJ, Morlock GP, Sikes D, Winchell JM, Posey JE. Rapid detection of multidrug-resistant Mycobacterium tuberculosis by use of real-time PCR and high-resolution melt analysis. Journal of clinical microbiology 2010 Nov; 48 (11): 4003-9
Chen X, Kong F, Wang Q, Li C, Zhang J, Gilbert GL. Rapid detection of isoniazid, rifampin, and ofloxacin resistance in Mycobacterium tuberculosis clinical isolates using high-resolution melting analysis. Journal of clinical microbiology 2011 Oct; 49(10):3450-7.Chen X, Kong F, Wang Q, Li C, Zhang J, Gilbert GL. Rapid detection of isoniazid, rifampin, and ofloxacin resistance in Mycobacterium tuberculosis clinical isolates using high-resolution melting analysis. Journal of clinical microbiology 2011 Oct; 49 (10): 3450-7.
Yadav R, Sethi S, Mewara A, Dhatwalia SK, Gupta D, Sharma M. Rapid detection of rifampicin, isoniazid and streptomycin resistance in Mycobacterium tuberculosis clinical isolates by high-resolution melting curve analysis. Journal of Applied Microbiology 2012 Oct; 113(4):856-62.Yadav R, Sethi S, Mewara A, Dhatwalia SK, Gupta D, Sharma M. Rapid detection of rifampicin, isoniazid and streptomycin resistance in Mycobacterium tuberculosis clinical isolates by high-resolution melting curve analysis. Journal of Applied Microbiology 2012 Oct; 113 (4): 856-62.
Владимирский М.А., Аляпкина Ю.С., Варламов Д.А., Алексеев Я.И., Шипина Л.К., Шульгина М.В., Домотенко Л.В., Быкадорова К.Р., Гащенко Н.Н., Ендоурова Л.Б., Иванова О.В., Ильина Е.А., Левкова О.А., Маркова Т.В., Наземцева В.П., Павлова Е.П., Полозов А.И., Шишкина Н.В. Применение метода ПЦР в реальном времени для определения и контроля за распространением лекарственно-устойчивых штаммов микобактерий туберкулеза. Туберкулез и болезни легких. 2008. 85(4) 38-44Vladimirsky M.A., Alyapkina Yu.S., Varlamov D.A., Alekseev Y.I., Shipina L.K., Shulgina M.V., Domotenko L.V., Bykadorova K.R., Gashchenko N .N., Endourova LB, Ivanova O.V., Ilyina E.A., Levkova O.A., Markova T.V., Nazemtseva V.P., Pavlova E.P., Polozov A.I. ., Shishkina N.V. Real-time PCR application to determine and control the spread of drug-resistant strains of mycobacterium tuberculosis. Tuberculosis and lung diseases. 2008.85 (4) 38-44
II. Автоматизированная процедура, совмещающая обработку клинического образца и выделение ДНК с последующей амплификацией с детекцией в режиме реального времени в отдельном картридже, изолированном от окружающей среды (например, коммерческая диагностическая тест-система Xpert® MTB/RIF компании Cepheid, США, и аналоги). (cartridge-based, automated diagnostic test that can identify Mycobacterium tuberculosis (MTB) and resistance to rifampicin (RIF))II. An automated procedure combining the processing of a clinical sample and DNA extraction followed by amplification with real-time detection in a separate cartridge isolated from the environment (for example, Cepheid, USA, Xpert® MTB / RIF commercial diagnostic test system and its analogues). (cartridge-based, automated diagnostic test that can identify Mycobacterium tuberculosis (MTB) and resistance to rifampicin (RIF))
Helb, D., M. Jones, E. Story, C. Boehme, E. Wallace, K. Ho, J. Kop, M.R. Owens, R. Rodgers, P. Banada, H. Safi, R. Blakemore, N.T. Lan, E.C. Jones-Lopez, M. Levi, M. Burday, I. Ayakaka, R.D. Mugerwa, B. McMillan, E. Winn-Deen, L. Christel, P. Dailey, M.D. Perkins, D.H. Persing, and D. Alland. Rapid detection of Mycobacterium tuberculosis and rifampin resistance by use of on-demand, near-patient technology. Journal of clinical microbiology 2010 48, 229-37Helb, D., M. Jones, E. Story, C. Boehme, E. Wallace, K. Ho, J. Kop, M.R. Owens, R. Rodgers, P. Banada, H. Safi, R. Blakemore, N.T. Lan, E.C. Jones-Lopez, M. Levi, M. Burday, I. Ayakaka, R.D. Mugerwa, B. McMillan, E. Winn-Deen, L. Christel, P. Dailey, M.D. Perkins, D.H. Persing, and D. Alland. Rapid detection of Mycobacterium tuberculosis and rifampin resistance by use of on-demand, near-patient technology. Journal of clinical microbiology 2010 48, 229-37
Список публикаций доступен на веб-сайте ВОЗ по следующей ссылке:A list of publications is available on the WHO website at the following link:
Published evidence and commentary on the Xpert MTB/RIF assayPublished evidence and commentary on the Xpert MTB / RIF assay
Рекомендации ВОЗ по применению тест-системы Xpert® MTB/RIF приведены в следующих статьях:WHO recommendations for the use of the Xpert® MTB / RIF test system are provided in the following articles:
Rapid implementation of the Xpert MTB/RIF diagnostic test (WHO/HTM/TB/2011.2) Rapid implementation of the Xpert MTB / RIF diagnostic test (WHO / HTM / TB / 2011.2)
Policy statement: Xpert MTB/RIF system (WHO/HTM/TB/2011.4) Policy statement: Xpert MTB / RIF system (WHO / HTM / TB / 2011.4)
Castan, P., de Pablo, A., Fernandez-Romero, N., Rubio, J.M., Cobb, B.D., Mingorance, J. & Toro, C. Point-of-care system for detection of Mycobacterium tuberculosis and rifampin resistance in sputum samples. Journal of clinical microbiology 2014 52, 502-7Castan, P., de Pablo, A., Fernandez-Romero, N., Rubio, JM, Cobb, BD, Mingorance, J. & Toro, C. Point-of-care system for detection of Mycobacterium tuberculosis and rifampin resistance in sputum samples. Journal of clinical microbiology 2014 52, 502-7
III. Гибридизационные технологии на основе зондов, иммобилизованных на нитроцеллюлозных полосках («стрипах») (Line probe assay)III. Hybridization technologies based on probes immobilized on nitrocellulose strips (“strips”) (Line probe assay)
III.I Коммерческий набор INNO-LiPA Rif.TB компании Innogenetics (Бельгия)III.I INNO-LiPA Rif.TB commercial kit by Innogenetics (Belgium)
Tortoli E, Marcelli F. Use of the INNO LiPA Rif.TB for detection of Mycobacterium tuberculosis DNA directly in clinical specimens and for simultaneous determination of rifampin susceptibility. European Journal of Clinical Microbiology and Infectious Diseases 2007 Jan; 26(1):51-5.Tortoli E, Marcelli F. Use of the INNO LiPA Rif. TB for detection of Mycobacterium tuberculosis DNA directly in clinical specimens and for simultaneous determination of rifampin susceptibility. European Journal of Clinical Microbiology and Infectious Diseases 2007 Jan; 26 (1): 51-5.
Skenders GK, Holtz TH, Riekstina V, Leimane V. Implementation of the INNO-LiPA Rif. TB® line-probe assay in rapid detection of multidrug-resistant tuberculosis in Latvia. International Journal of Tubercle and Lung Diseases 2011 Nov; 15(11):1546-52Skenders GK, Holtz TH, Riekstina V, Leimane V. Implementation of the INNO-LiPA Rif. TB® line-probe assay in rapid detection of multidrug-resistant tuberculosis in Latvia. International Journal of Tubercle and Lung Diseases 2011 Nov; 15 (11): 1546-52
III.II Коммерческие наборы GenoType® MTBDRplus и GenoType® MTBDRsl компании Hain Lifescience (Германия)III.II GenoType ® MTBDRplus and GenoType ® MTBDRsl commercial kits from Hain Lifescience (Germany)
В основе наборов лежит заявка на патент WO/2003/039703 «Method in the form of a dry rapid test for detecting nucleic acids» компании Hain Lifescience.The kits are based on patent application WO / 2003/039703 "Method in the form of a dry rapid test for detecting nucleic acids" by Hain Lifescience.
Hillemann D, Rüsch-Gerdes S, Richter E. Evaluation of the GenoType MTBDRplus assay for rifampin and isoniazid susceptibility testing of Mycobacterium tuberculosis strains and clinical specimens. Journal of clinical microbiology 2007 Aug; 45(8):2635-40.Hillemann D, Rüsch-Gerdes S, Richter E. Evaluation of the GenoType MTBDRplus assay for rifampin and isoniazid susceptibility testing of Mycobacterium tuberculosis strains and clinical specimens. Journal of clinical microbiology 2007 Aug; 45 (8): 2635-40.
Nikolayevskyy V, Balabanova Y, Simak T, Malomanova N, Fedorin I, Drobniewski F. Performance of the Genotype MTBDRPlus assay in the diagnosis of tuberculosis and drug resistance in Samara, Russian Federation. BMC Clinical Pathology. 2009 Mar 10; 9:2.Nikolayevskyy V, Balabanova Y, Simak T, Malomanova N, Fedorin I, Drobniewski F. Performance of the Genotype MTBDR Plus assay in the diagnosis of tuberculosis and drug resistance in Samara, Russian Federation. BMC Clinical Pathology. 2009 Mar 10; 9: 2.
Miotto P, Cabibbe AM, Mantegani P, Borroni E, Fattorini L, Tortoli E, Migliori GB, Cirillo DM. GenoType MTBDRsl performance on clinical samples with diverse genetic background. European Respiratory Journal. 2012 Sep; 40(3):690-8Miotto P, Cabibbe AM, Mantegani P, Borroni E, Fattorini L, Tortoli E, Migliori GB, Cirillo DM. GenoType MTBDRsl performance on clinical samples with diverse genetic background. European Respiratory Journal. 2012 Sep; 40 (3): 690-8
Barnard M, Warren R, Van Pittius NG, van Helden P, Bosman M, Streicher E, Coetzee G, O'Brien R. GenoType MTBDRsl Line Probe Assay Shortens Time to Diagnosis of XDR-TB in a High-throughput Diagnostic Laboratory. American Journal of Respiratory and Critical Care Medicine. 2012 Oct 18Barnard M, Warren R, Van Pittius NG, van Helden P, Bosman M, Streicher E, Coetzee G, O'Brien R. GenoType MTBDRsl Line Probe Assay Shortens Time to Diagnosis of XDR-TB in a High-throughput Diagnostic Laboratory. American Journal of Respiratory and Critical Care Medicine. 2012 Oct 18
III.III Коммерческие наборы AID TB resistance line probe assay компании Autoimmun Diagnostika GmbH (AID) (Германия).III.III Commercial AID TB resistance line probe assay kits from Autoimmun Diagnostika GmbH (AID) (Germany).
B. Molina-Moya, A. Lacoma, C. Prat, J. Diaz, A. Dudnyk, L. Haba, J. Maldonado, S. Samper, J. Ruiz-Manzano, V. Ausina, J. Dominguez. AID TB resistance line probe assay for rapid detection of resistant Mycobacterium tuberculosis in clinical samples. Journal of Infection 2014. In press. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.jinf.2014.09.011B. Molina-Moya, A. Lacoma, C. Prat, J. Diaz, A. Dudnyk, L. Haba, J. Maldonado, S. Samper, J. Ruiz-Manzano, V. Ausina, J. Dominguez. AID TB resistance line probe assay for rapid detection of resistant Mycobacterium tuberculosis in clinical samples. Journal of Infection 2014. In press. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.jinf.2014.09.09.011
Ritter C, Lucke K, Sirgel FA, Warren RW, van Helden PD, Böttger EC, Bloemberg GV. Evaluation of the AID TB resistance line probe assay for rapid detection of genetic alterations associated with drug resistance in Mycobacterium tuberculosis strains. Journal of clinical microbiology 2014 Mar;52(3):940-6Ritter C, Lucke K, Sirgel FA, Warren RW, van Helden PD, Böttger EC, Bloemberg GV. Evaluation of the AID TB resistance line probe assay for rapid detection of genetic alterations associated with drug resistance in Mycobacterium tuberculosis strains. Journal of clinical microbiology 2014 Mar; 52 (3): 940-6
IV. Гибридизационные технологии на основе олигонуклеотидных микрочипов (DNA microarrays (biochips)).IV. Hybridization technologies based on oligonucleotide microarrays (DNA microarrays (biochips)).
IV.I Гидрогелевые олигонуклеотидные микрочипы (биочипы) низкой плотности. Коммерческие наборы «ТБ-Биочип-1» и «ТБ-БИОЧИП-2», разработанные в Институте молекулярной биологии им. В.А. Энгельгардта РАН, для идентификации штаммов возбудителя туберкулеза и определения его чувствительности к рифампицину/изониазиду и фторхинолонам.IV.I Hydrogel oligonucleotide microchips (biochips) of low density. Commercial kits “TB-Biochip-1” and “TB-BIOCHIP-2”, developed at the Institute of Molecular Biology named after V.A. Engelhardt RAS, to identify strains of the causative agent of tuberculosis and determine its sensitivity to rifampicin / isoniazid and fluoroquinolones.
Мирзабеков А.Д., Михайлович В.М., Соболев А.Ю. Грядунов Д.А., Лапа С.А., Заседателев А.С. Способ одновременного обнаружения микобактерий туберкулезного комплекса и идентификации мутаций в днк микобактерий, приводящих к устойчивости микроорганизмов к рифампицину и изониазиду, на биологических микрочипах, набор праймеров, биочип и набор олигонуклеотидных зондов, используемые в способе. Патент РФ 2376387. Опубликовано 20.12.2009. Приоритет от 26.12.2005Mirzabekov A.D., Mikhailovich V.M., Sobolev A.Yu. Gryadunov D.A., Lapa S.A., Zasedatelev A.S. A method for the simultaneous detection of mycobacterium tuberculosis complex and the identification of mutations in mycobacterial dna, leading to the resistance of microorganisms to rifampicin and isoniazid, on biological microchips, a set of primers, a biochip and a set of oligonucleotide probes used in the method. RF patent 2376387. Published on December 20, 2009. Priority dated 12/26/2005
Gryadunov D., V. Mikhailovich, S. Lapa, N. Roudinskii, M. Donnikov, S. Pan'kov, O. Markova, A. Kuz'min, L. Chernousova, O. Skotnikova, A. Moroz, A. Zasedatelev and A. Mirzabekov. Evaluation of hybridisation on oligonucleotide microarrays for analysis of drug-resistant Mycobacterium tuberculosis. Clinical microbiology and infection 2005. Vol 11: p. 531-539.Gryadunov D., V. Mikhailovich, S. Lapa, N. Roudinskii, M. Donnikov, S. Pan'kov, O. Markova, A. Kuz'min, L. Chernousova, O. Skotnikova, A. Moroz, A. Zasedatelev and A. Mirzabekov. Evaluation of hybridization on oligonucleotide microarrays for analysis of drug-resistant Mycobacterium tuberculosis. Clinical microbiology and infection 2005. Vol 11: p. 531-539.
О.В. Антонова, Д.А. Грядунов, С.А. Лапа, А.В. Кузьмин, Е.Е. Ларионова, Т.Г. Смирнова, Е.Ю. Носова, О.И. Скотникова, Л.Н. Черноусова, А.М. Мороз, А.С. Заседателев, В.М. Михайлович. Выявление мутаций в геноме Mycobacterium tuberculosis, приводящих к устойчивости к фторхинолонам, методом гибридизации на биологических микрочипах. Бюллетень экспериментальной биологии и медицины 2008. №1. стр. 115-120O.V. Antonova, D.A. Gryadunov, S.A. Lapa, A.V. Kuzmin, E.E. Larionova, T.G. Smirnova, E.Yu. Nosova, O.I. Skotnikova, L.N. Chernousova, A.M. Frost, A.S. Zasedatelev, V.M. Mikhailovich. Identification of mutations in the genome of Mycobacterium tuberculosis leading to resistance to fluoroquinolones by hybridization on biological microarrays. Bulletin of Experimental Biology and Medicine 2008. No. 1. p. 115-120
Zimenkov DV, Antonova OV, Kuz Min AV, Isaeva YD, Krylova LY, Popov SA, Zasedatelev AS, Mikhailovich VM, Gryadunov DA. Detection of second-line drug resistance in mycobacterium tuberculosis using oligonucleotide microarrays. BMC Infectious Diseases. 2013 May 24; 13(1):240.Zimenkov DV, Antonova OV, Kuz Min AV, Isaeva YD, Krylova LY, Popov SA, Zasedatelev AS, Mikhailovich VM, Gryadunov DA. Detection of second-line drug resistance in mycobacterium tuberculosis using oligonucleotide microarrays. BMC Infectious Diseases. 2013 May 24; 13 (1): 240.
Зименков Д.В., Кулагина Е.В., Антонова О.В., Суржиков С.А., Беспятых Ю.А., Шитиков Е.А., Ильина Е.Н., Михайлович В.М., Заседателев А.С., Грядунов Д.А. Анализ генетических детерминант множественной и широкой лекарственной устойчивости возбудителя туберкулеза с использованием олигонуклеотидного микрочипа. 2014. Молекулярная биология. т. 48(2), стр. 251-264Zimenkov D.V., Kulagina E.V., Antonova O.V., Surzhikov S.A., Bespyatykh Yu.A., Shitikov E.A., Ilyina E.N., Mikhailovich V.M., Zasedatelev A .S., Gryadunov D.A. Analysis of the genetic determinants of multiple and wide drug resistance of the causative agent of tuberculosis using an oligonucleotide microchip. 2014. Molecular biology. t. 48 (2), pp. 251-264
IV.II Иные олигонуклеотидные микрочипы низкой плотности.IV.II Other low-density oligonucleotide microarrays.
Huang WL, Hsu ZJ, Chang TC, Jou R. Rapid and accurate detection of rifampin and isoniazid-resistant Mycobacterium tuberculosis using an oligonucleotide array. Clinical microbiology and infection 2014 Sep; 20(9):O542-9Huang WL, Hsu ZJ, Chang TC, Jou R. Rapid and accurate detection of rifampin and isoniazid-resistant Mycobacterium tuberculosis using an oligonucleotide array. Clinical microbiology and infection 2014 Sep; 20 (9): O542-9
Linger, Y., Kukhtin, A., Golova, J., Perov, A., Lambarqui, A., Bryant, L., Rudy, G.B., Dionne, K., Fisher, S.L., Parrish, N. & Chandler, D.P. (2014). Simplified microarray system for simultaneously detecting rifampin, isoniazid, ethambutol, and streptomycin resistance markers in Mycobacterium tuberculosis. Journal of clinical microbiology 52, 2100-7Linger, Y., Kukhtin, A., Golova, J., Perov, A., Lambarqui, A., Bryant, L., Rudy, GB, Dionne, K., Fisher, SL, Parrish, N. & Chandler, DP (2014). Simplified microarray system for simultaneously detecting rifampin, isoniazid, ethambutol, and streptomycin resistance markers in Mycobacterium tuberculosis. Journal of clinical microbiology 52, 2100-7
Zhang Z, Li L, Luo F, Cheng P, Wu F, Wu Z, Hou T, Zhong M, Xu J. Rapid and accurate detection of RMP- and INH- resistant Mycobacterium tuberculosis in spinal tuberculosis specimens by CapitalBioTM DNA microarray: A prospective validation study. BMC Infectious Diseases 2012 Nov 14; 12(1):303.Zhang Z, Li L, Luo F, Cheng P, Wu F, Wu Z, Hou T, Zhong M, Xu J. Rapid and accurate detection of RMP- and INH- resistant Mycobacterium tuberculosis in spinal tuberculosis specimens by CapitalBioTM DNA microarray: A prospective validation study. BMC Infectious Diseases 2012 Nov 14; 12 (1): 303.
Yao C, Zhu T, Li Y, Zhang L, Zhang B, Huang J, Fu W. Detection of rpoB, katG and inhA gene mutations in Mycobacterium tuberculosis clinical isolates from Chongqing as determined by microarray. Clinical microbiology and infection 2010 Nov; 16(11):1639-43.Yao C, Zhu T, Li Y, Zhang L, Zhang B, Huang J, Fu W. Detection of rpoB, katG and inhA gene mutations in Mycobacterium tuberculosis clinical isolates from Chongqing as determined by microarray. Clinical microbiology and infection 2010 Nov; 16 (11): 1639-43.
Volokhov DV, Chizhikov VE, Denkin S, Zhang Y. Molecular detection of drug-resistant Mycobacterium tuberculosis with a scanning-frame oligonucleotide microarray. Methods in Molecular Biology 2009; 465:395-417.Volokhov DV, Chizhikov VE, Denkin S, Zhang Y. Molecular detection of drug-resistant Mycobacterium tuberculosis with a scanning-frame oligonucleotide microarray. Methods in Molecular Biology 2009; 465: 395-417.
IV.III Олигонуклеотидные микрочипы высокой плотностиIV.III High Density Oligonucleotide Microchips
Sougakoff W, Rodrigue M, Truffot-Pernot C, Renard M, Durin N, Szpytma M, Vachon R, Troesch A, Jarlier V. Use of a high-density DNA probe array for detecting mutations involved in rifampicin resistance in Mycobacterium tuberculosis. Clinical microbiology and infection 2004 Apr; 10(4):289-94.Sougakoff W, Rodrigue M, Truffot-Pernot C, Renard M, Durin N, Szpytma M, Vachon R, Troesch A, Jarlier V. Use of a high density DNA probe array for detecting mutations involved in rifampicin resistance in Mycobacterium tuberculosis. Clinical microbiology and infection 2004 Apr; 10 (4): 289-94.
V. Масс-спектрометрические методы (Matrix-assisted laser desorption ionization-time of flight (mass spectrometry))V. Mass spectrometric methods (Matrix-assisted laser desorption ionization-time of flight (mass spectrometry))
Афанасьев М.В., Икрянникова Л.Н., Ильина Е.Н., Смирнова Т.Г., Ларионова Е.Е., Кузьмин А.В., Черноусова Л.Н., Камаев Е.Ю., Скорняков С.Н., Киншт В.Н., Чередниченко А.Г., Говорун В.М. Применение реакции мини-секвенирования с последующим MALDI-TOF масс-спектрометрическим анализом для оценки устойчивости к рифампицину и изониазиду штаммов Mycobacterium tuberculosis. Туберкулез и болезни легких. 2007. 84(7):27-42Afanasyev M.V., Ikryannikova L.N., Ilyina E.N., Smirnova T.G., Larionova E.E., Kuzmin A.V., Chernousova L.N., Kamaev E.Yu., Skornyakov S .N., Kinsht V.N., Cherednichenko A.G., Govorun V.M. Application of the mini-sequencing reaction followed by MALDI-TOF mass spectrometric analysis to assess resistance to rifampicin and isoniazid of Mycobacterium tuberculosis strains. Tuberculosis and lung diseases. 2007. 84 (7): 27-42
Афанасьев М.В., Боровская А.Д., Ильина Е.Н., Смирнова Т.Г., Ларионова Е.Е., Кузьмин А.В., Андреевская С.Н., Черноусова Л.Н., Говорун В.М. Выявление мутаций в кодоне 306 embB гена для молекулярно-генетической характеристики клинических штаммов Mycobacterium tuberculosis. Туберкулез и болезни легких 2009. 86(5):48-53Afanasyev M.V., Borovskaya A.D., Ilyina E.N., Smirnova T.G., Larionova E.E., Kuzmin A.V., Andreevskaya S.N., Chernousova L.N., Govorun V .M. Identification of mutations in the codon 306 of the embB gene for the molecular genetic characteristics of clinical strains of Mycobacterium tuberculosis. Tuberculosis and Pulmonary Diseases 2009. 86 (5): 48-53
Afanas′ev MV, Ikryannikova LN, Il′ina EN, Kuz′min AV, Larionova EE, Smirnova TG, Chernousova LN, Govorun VM. Molecular typing of Mycobacterium tuberculosis circulated in Moscow, Russian Federation. European Journal of Clinical Microbiology and Infectious Diseases 2011 Feb; 30(2):181-91.Afanas′ev MV, Ikryannikova LN, Il′ina EN, Kuz′min AV, Larionova EE, Smirnova TG, Chernousova LN, Govorun VM. Molecular typing of Mycobacterium tuberculosis circulated in Moscow, Russian Federation. European Journal of Clinical Microbiology and Infectious Diseases 2011 Feb; 30 (2): 181-91.
Ikryannikova LN, Afanas′ev MV, Akopian TA, Il′ina EN, Kuz'min AV, Larionova EE, Smirnova TG, Chernousova LN, Govorun VM. Mass-spectrometry based minisequencing method for the rapid detection of drug resistance in Mycobacterium tuberculosis. Journal of Microbiology Methods 2007 Sep; 70(3):395-405.Ikryannikova LN, Afanas′ev MV, Akopian TA, Il′ina EN, Kuz'min AV, Larionova EE, Smirnova TG, Chernousova LN, Govorun VM. Mass-spectrometry based minisequencing method for the rapid detection of drug resistance in Mycobacterium tuberculosis. Journal of Microbiology Methods 2007 Sep; 70 (3): 395-405.
VI.яАнализ конформационного полиморфизма и гетеродуплексный анализ с применением капиллярного электрофореза (conformation polymorphism analysis and heteroduplex mobility analysis using temperature gradient capillary electrophoresis)VI.analysis of conformation polymorphism and heteroduplex analysis using capillary electrophoresis (conformation polymorphism analysis and heteroduplex mobility analysis using temperature gradient capillary electrophoresis)
Krothapalli S, May MK, Hestekin CN. Capillary electrophoresis-single strand conformation polymorphism for the detection of multiple mutations leading to tuberculosis drug resistance. Journal of Microbiology Methods 2012 Oct; 91(1):147-54.Krothapalli S, May MK, Hestekin CN. Capillary electrophoresis-single strand conformation polymorphism for the detection of multiple mutations leading to tuberculosis drug resistance. Journal of Microbiology Methods 2012 Oct; 91 (1): 147-54.
Shi R, Otomo K, Yamada H, Tatsumi T, Sugawara I. Temperature-mediated heteroduplex analysis for the detection of drug-resistant gene mutations in clinical isolates of Mycobacterium tuberculosis by denaturing HPLC, SURVEYOR nuclease. Microbes and Infection 2006 Jan; 8(1):128-35.Shi R, Otomo K, Yamada H, Tatsumi T, Sugawara I. Temperature-mediated heteroduplex analysis for the detection of drug-resistant gene mutations in clinical isolates of Mycobacterium tuberculosis by denaturing HPLC, SURVEYOR nuclease. Microbes and Infection 2006 Jan; 8 (1): 128-35.
VII. Конъюгаты нанолигандов со специфическими ДНК-зондами (nanoprobes for detection of SNPs associated with antibiotic resistance). VII. Conjugates of nanoligands with specific DNA probes (nanoprobes for detection of SNPs associated with antibiotic resistance).
Veigas B, Machado D, Perdigão J, Portugal I, Couto I, Viveiros M, Baptista PV. Au-nanoprobes for detection of SNPs associated with antibiotic resistance in Mycobacterium tuberculosis. Nanotechnology 2010 Oct 15; 21(41):415101.Veigas B, Machado D, Perdigão J, Portugal I, Couto I, Viveiros M, Baptista PV. Au-nanoprobes for detection of SNPs associated with antibiotic resistance in Mycobacterium tuberculosis. Nanotechnology 2010 Oct 15; 21 (41): 415101.
VIII. Секвенирование последовательностей генов M. tuberculosis, в которых возможны мутации, ответственные за лекарственную устойчивость. (DNA sequencing, Next-generation sequencing)Viii. Sequencing of M. tuberculosis gene sequences in which mutations responsible for drug resistance are possible. (DNA sequencing, Next-generation sequencing)
Daum LT, Rodriguez JD, Worthy SA, Ismail NA, Omar SV, Dreyer AW, Fourie PB, Hoosen AA, Chambers JP, Fischer GW. Next-Generation Ion Torrent Sequencing of Drug Resistance Mutations in Mycobacterium tuberculosis Strains. Journal of clinical microbiology 2012 Dec; 50(12):3831-7.Daum LT, Rodriguez JD, Worthy SA, Ismail NA, Omar SV, Dreyer AW, Fourie PB, Hoosen AA, Chambers JP, Fischer GW. Next-Generation Ion Torrent Sequencing of Drug Resistance Mutations in Mycobacterium tuberculosis Strains. Journal of clinical microbiology 2012 Dec; 50 (12): 3831-7.
Liu CH, Li HM, Lu N, Wang Q, Hu YL, Yang X, Hu YF, Woo PC, Gao GF, Zhu B. Genomic sequence based scanning for drug resistance-associated mutations and evolutionary analysis of multidrug-resistant and extensively drug-resistant Mycobacterium tuberculosis. Journal of Infection 2012 Nov; 65(5):412-22. Liu CH, Li HM, Lu N, Wang Q, Hu YL, Yang X, Hu YF, Woo PC, Gao GF, Zhu B. Genomic sequence based scanning for drug resistance-associated mutations and evolutionary analysis of multidrug-resistant and extensively drug -resistant Mycobacterium tuberculosis. Journal of Infection 2012 Nov; 65 (5): 412-22.
Si J, Wang Z, Wang Z, Li H. Sequencing-based detection of drug-resistant Mycobacterium tuberculosis in patients with spinal tuberculosis. Archives of Orthopaedic and Trauma Surgery 2012 Jul; 132(7):941-5.Si J, Wang Z, Wang Z, Li H. Sequencing-based detection of drug-resistant Mycobacterium tuberculosis in patients with spinal tuberculosis. Archives of Orthopedic and Trauma Surgery 2012 Jul; 132 (7): 941-5.
Feuerriegel S, Oberhauser B, George AG, Dafae F, Richter E, Rüsch-Gerdes S, Niemann S. Sequence analysis for detection of first-line drug resistance in Mycobacterium tuberculosis strains from a high-incidence setting. BMC Microbiology. 2012 May 30; 12:90.Feuerriegel S, Oberhauser B, George AG, Dafae F, Richter E, Rüsch-Gerdes S, Niemann S. Sequence analysis for detection of first-line drug resistance in Mycobacterium tuberculosis strains from a high-incidence setting. BMC Microbiology. 2012 May 30; 12:90.
Feuerriegel S, Cox HS, Zarkua N, Karimovich HA, Braker K, Rüsch-Gerdes S, Niemann S. Sequence analyses of just four genes to detect extensively drug-resistant Mycobacterium tuberculosis strains in multidrug-resistant tuberculosis patients undergoing treatment. Antimicrobial Agents and Chemotherapy 2009 Aug; 53(8):3353-6Feuerriegel S, Cox HS, Zarkua N, Karimovich HA, Braker K, Rüsch-Gerdes S, Niemann S. Sequence analyses of just four genes to detect extensively drug-resistant Mycobacterium tuberculosis strains in multidrug-resistant tuberculosis patients undergoing treatment. Antimicrobial Agents and Chemotherapy 2009 Aug; 53 (8): 3353-6
IX. Мультиплексная лиганд-зависимая амплификация на микросферах. (Multiplex Ligation-dependent Probe Amplification (MLPA) on a Bead Based Array)IX. Multiplex ligand-dependent amplification on microspheres. (Multiplex Ligation-dependent Probe Amplification (MLPA) on a Bead Based Array)
Sengstake S, Bablishvili N, Schuitema A, Bzekalava N, Abadia E, de Beer J, Tadumadze N, Akhalaia M, Tuin K, Tukvadze N, Aspindzelashvili R, Bachiyska E, Panaiotov S, Sola C, van Soolingen D, Klatser P, Anthony R, Bergval I. Optimizing multiplex SNP-based data analysis for genotyping of Mycobacterium tuberculosis isolates. BMC Genomics. 2014 Jul 7; 15:572Sengstake S, Bablishvili N, Schuitema A, Bzekalava N, Abadia E, de Beer J, Tadumadze N, Akhalaia M, Tuin K, Tukvadze N, Aspindzelashvili R, Bachiyska E, Panaiotov S, Sola C, van Soolingen D, Klatser P, Anthony R, Bergval I. Optimizing multiplex SNP-based data analysis for genotyping of Mycobacterium tuberculosis isolates. BMC Genomics. 2014
Gomgnimbou MK, Hernández-Neuta I, Panaiotov S, Bachiyska E, Palomino JC, Martin A, del Portillo P, Refregier G, Sola C. Tuberculosis-spoligo-rifampin-isoniazid typing: an all-in-one assay technique for surveillance and control of multidrug-resistant tuberculosis on Luminex devices. Journal of Clinical Microbiology 2013 Nov; 51(11):3527-34Gomgnimbou MK, Hernández-Neuta I, Panaiotov S, Bachiyska E, Palomino JC, Martin A, del Portillo P, Refregier G, Sola C. Tuberculosis-spoligo-rifampin-isoniazid typing: an all-in-one assay technique for surveillance and control of multidrug-resistant tuberculosis on Luminex devices. Journal of Clinical Microbiology 2013 Nov; 51 (11): 3527-34
Bergval, I., Sengstake, S., Brankova, N., Levterova, V., Abadia, E., Tadumaze, N., Bablishvili, N., Akhalaia, M., Tuin, K., Schuitema, A., Panaiotov, S., Bachiyska, E., Kantardjiev, T., de Zwaan, R., Schurch, A., van Soolingen, D., van 't Hoog, A., Cobelens, F., Aspindzelashvili, R., Sola, C., Klatser, P. & Anthony, R. Combined species identification, genotyping, and drug resistance detection of Mycobacterium tuberculosis cultures by MLPA on a bead-based array. PLoS One 2012 7, e43240.Bergval, I., Sengstake, S., Brankova, N., Levterova, V., Abadia, E., Tadumaze, N., Bablishvili, N., Akhalaia, M., Tuin, K., Schuitema, A., Panaiotov, S., Bachiyska, E., Kantardjiev, T., de Zwaan, R., Schurch, A., van Soolingen, D., van 't Hoog, A., Cobelens, F., Aspindzelashvili, R., Sola, C., Klatser, P. & Anthony, R. Combined species identification, genotyping, and drug resistance detection of Mycobacterium tuberculosis cultures by MLPA on a bead-based array. PLoS One 2012 7, e43240.
Методы, основанные на ПЦР с детекцией в режиме реального времени (ПЦР-РВ) (I), наиболее эффективны для идентификации, в т.ч. количественной, микобактерий туберкулезного комплекса в клинических образцах. Однако, данные подходы ограниченно применимы для одновременной идентификации большого (>100) количества однонуклеотидных полиморфизмов в геноме, что требуется при анализе детерминант лекарственной устойчивости и генотипирования возбудителя туберкулеза. Для анализа каждой мутации требуется индивидуальная пробирка (лунка планшета), соответственно, при одновременном определении ~100 мутаций в одном образце ДНК, как требуется при анализе ДНК пациента на ШЛУ ТБ, потребуется соответствующее количество пробирок (лунок), без учета положительного контроля. Принимая во внимание время проведения ПЦР-РВ - не менее 1,5 часов, общее время, затрачиваемое на каждый образец с учетом выделения ДНК (не менее 1 часа) составит не менее 3 часов. Следующий образец ДНК будет также проанализирован за 1,5 часа, и т.д., таким образом, за рабочую смену (8 часов) при наличии только одного высокопроизводительного ДНК-амплификатора, использующего 384-луночный планшет, количество проанализированных образцов не превысит 5. Реальные потребности диспансеров оцениваются на уровне 30-ти пациентов в день. Именно по этой причине методики, основанные на ПЦР-РВ, выявляют ограниченный набор мутаций и неприменимы для одновременного выявления всего спектра мутаций в геноме микобактерий туберкулезного комплекса, приводящих к множественной и широкой лекарственной устойчивости, не говоря уже об одновременном генотипировании. Methods based on real-time PCR (PCR-RV) (I) are most effective for identification, including quantitative, mycobacterium tuberculosis complex in clinical samples. However, these approaches are limitedly applicable for the simultaneous identification of a large (> 100) number of single nucleotide polymorphisms in the genome, which is required when analyzing the determinants of drug resistance and genotyping of the tuberculosis pathogen. An analysis of each mutation requires an individual tube (well of a plate), respectively, while simultaneously determining ~ 100 mutations in one DNA sample, as required when analyzing a patient's DNA for XDR TB, an appropriate number of tubes (wells) will be required, without taking into account the positive control. Taking into account the time of PCR-RV - not less than 1.5 hours, the total time spent on each sample taking into account the DNA extraction (at least 1 hour) will be at least 3 hours. The next DNA sample will also be analyzed in 1.5 hours, etc., thus, per working shift (8 hours) in the presence of only one high-performance DNA amplifier using a 384-well plate, the number of samples analyzed will not exceed 5. The actual needs of the dispensaries are assessed at the level of 30 patients per day. For this reason, PCR-PB based techniques reveal a limited set of mutations and are not applicable for the simultaneous detection of the entire spectrum of mutations in the genome of mycobacterium tuberculosis complex, leading to multiple and wide drug resistance, not to mention simultaneous genotyping.
Рекомендованная ВОЗ автоматизированная система на основе сменных картриджей Xpert® MTB/RIF (II) компании Cepheid выявляет 10 наиболее распространенных мутаций в гене rpoB, ответственных за устойчивость к рифампицину, и не может быть применена для определения ШЛУ ТБ и установления клинически важных генотипов M. tuberculosis.Cepheid's WHO-recommended Xpert® MTB / RIF (II) replacement cartridge system from Cepheid identifies the 10 most common mutations in the rpoB gene responsible for rifampicin resistance and cannot be used to detect XDR TB and establish clinically important M. tuberculosis genotypes .
Коммерческий набор INNO-LiPA Rif.TB (III.I), базовым элементом которого является нитроцеллюлозная полоска («стрип») с иммобилизованными специфичными олигонуклеотидами, выявляет только мутации в гене rpoB, ответственные за устойчивость к рифампицину.The commercial INNO-LiPA Rif.TB (III.I) kit, the basic element of which is a nitrocellulose strip (“strip”) with immobilized specific oligonucleotides, reveals only mutations in the rpoB gene responsible for rifampicin resistance.
Наборы GenoType® MTBDRplus и GenoType® MTBDRsl (Hain lifescience, Германия) (III.II), также использующие стрипы с иммобилизованными зондами, выявляют соответственно 10 генетических детерминант устойчивости к рифампицину и изониазиду и 11 генетических детерминант устойчивости к фторхинолонам, канамицину, амикацину и этамбутолу. При этом для анализа одного образца на предмет выявления МЛУ и ШЛУ требуется не менее 2 раздельных тестов (по одному - системами GenoType® MTBDRplus и GenoType® MTBDRsl). Описанные технологии не позволяют устанавливать генотип возбудителя туберкулеза одновременно с анализом генетических детерминант лекарственной чувствительности.GenoType® MTBDRplus and GenoType® MTBDRsl kits (Hain lifescience, Germany) (III.II), also using strips with immobilized probes, respectively reveal 10 genetic determinants of resistance to rifampicin and isoniazid and 11 genetic determinants of resistance to fluoroquinoline, . At the same time, for the analysis of one sample for the detection of MDR and XDR, at least 2 separate tests are required (one for the GenoType® MTBDRplus and GenoType® MTBDRsl systems). The described technologies do not allow to establish the genotype of the causative agent of tuberculosis simultaneously with the analysis of the genetic determinants of drug sensitivity.
Набор AID TB resistance line probe assay (III.III) выявляет генетические детерминанты МЛУ и ШЛУ-туберкулеза, однако, не позволяет проводить одновременное генотипирование возбудителя.The AID TB resistance line probe assay (III.III) kit identifies the genetic determinants of MDR and XDR-tuberculosis, however, it does not allow the simultaneous genotyping of the pathogen.
Наборы «ТБ-Биочип-1» и «ТБ-БИОЧИП-2» (IV.I), основанные на гидрогелевых олигонуклеотидных микрочипах низкой плотности, выявляют, соответственно, 48 генетических детерминант устойчивости к рифампицину/изониазиду и 9 генетических детерминант устойчивости к фторхинолонам. При этом для анализа одного образца требуется не менее 2 раздельных тестов (по одному - системами «ТБ-Биочип-1» и «ТБ-БИОЧИП-2»). Даже суммарный анализ каждого образца с использованием тест-систем «ТБ-Биочип-1» и «ТБ-БИОЧИП-2» не позволит выявить штаммы ТБ с широкой лекарственной устойчивостью. Более того, при анализе каждого образца ДНК требуются две последовательные стадии мультиплексной ПЦР с обязательным электрофоретическим контролем ПЦР-продуктов после каждой стадии, что приводит к усложнению процедуры и увеличению времени анализа.The TB-Biochip-1 and TB-BIOCHIP-2 kits (IV.I), based on low-density hydrogel oligonucleotide microarrays, reveal, respectively, 48 genetic determinants of rifampicin / isoniazid resistance and 9 genetic determinants of fluoroquinolone resistance. Moreover, for the analysis of one sample, at least 2 separate tests are required (one at a time - with the TB-Biochip-1 and TB-BIOCHIP-2 systems). Even a summary analysis of each sample using the TB-Biochip-1 and TB-BIOCHIP-2 test systems will not reveal TB strains with extensive drug resistance. Moreover, in the analysis of each DNA sample, two consecutive stages of multiplex PCR with mandatory electrophoretic control of PCR products after each stage are required, which complicates the procedure and increases the analysis time.
Альтернативные методы, основанные на ДНК-микрочипах низкой плотности (IV.II), выявляют отдельные мутации, ответственные за устойчивость к рифампицину, изониазиду фторхинолонам, канамицину, амикацину, этамбутолу, стрептомицину, пиразинамиду, но не обеспечивают комплексного анализа генома возбудителя туберкулеза, включающего идентификацию детерминант устойчивости и генотипирование.Alternative methods based on low-density DNA microarrays (IV.II) reveal individual mutations responsible for resistance to rifampicin, isoniazid fluoroquinolones, kanamycin, amikacin, ethambutol, streptomycin, pyrazinamide, but do not provide a comprehensive analysis of the tuberculosis pathogen genome, including identification determinant of resistance and genotyping.
Микрочипы высокой плотности (IV.III) разработаны только для анализа мутаций в гене rpoB, более того, судя по последним тенденциям в области разработки молекулярно-генетических тестов, данная технология не нашла потребителей в клинической лабораторной диагностике туберкулеза.High-density microarrays (IV.III) were developed only for analysis of mutations in the rpoB gene, moreover, judging by the latest trends in the development of molecular genetic tests, this technology did not find consumers in the clinical laboratory diagnosis of tuberculosis.
Масс-спектрометрические методы (V), aнализ конформационного полиморфизма и гетеродуплексный анализ с применением капиллярного электрофореза (VI) и гибридизационные подходы с использованием нанолигандов (VII) обеспечивают идентификацию ограниченного набора мутаций в геноме M. tuberculosis, ассоциированных с лекарственной устойчивостью, но не позволяют проводить одновременное генотипирование.Mass spectrometric methods (V), analysis of conformational polymorphism and heteroduplex analysis using capillary electrophoresis (VI) and hybridization approaches using nanoligands (VII) provide identification of a limited set of mutations in the M. tuberculosis genome associated with drug resistance, but do not allow for simultaneous genotyping.
Несмотря на быстрое развитие технологий секвенирования нового поколения (VIII), включая таргетное и полногеномное /метагеномное секвенирование, транскриптомное профилирование и др., эти методы остаются дорогостоящими и пока не применимы для массового параллельного анализа и/или скрининга клинического материала в условиях потоковых тестов (десятков и сотен образцов в день) клинико-диагностической лаборатории (Lohmann, K. & Klein, C. Next Generation Sequencing and the Future of Genetic Diagnosis. Neurotherapeutics 2014. DOI: 10.1007/s13311-014-0288-8).Despite the rapid development of new-generation sequencing technologies (VIII), including targeted and genome-wide / metagenome sequencing, transcriptional profiling, etc., these methods remain expensive and are not yet applicable for mass parallel analysis and / or screening of clinical material under flow tests (dozens and hundreds of samples per day) of the clinical diagnostic laboratory (Lohmann, K. & Klein, C. Next Generation Sequencing and the Future of Genetic Diagnosis. Neurotherapeutics 2014. DOI: 10.1007 / s13311-014-0288-8).
Наконец, описанный метод мультиплексной лиганд-зависимой амплификации на микросферах (IX), несмотря на возможность одновременного генотипирования и идентификации детерминант устойчивости к широкому спектру препаратов, требует многостадийной процедуры подготовки образца (лигирование, амплификация, две последовательных очистки продуктов реакций) и сложной интерпретации результатов, что делает данный подход трудоемким и рекомендованным только для лабораторий, обладающих персоналом высокой квалификации. Finally, the described method of multiplex ligand-dependent amplification on microspheres (IX), despite the possibility of simultaneous genotyping and identification of determinants of resistance to a wide range of drugs, requires a multi-stage sample preparation procedure (ligation, amplification, two sequential purification of reaction products) and a difficult interpretation of the results, which makes this approach time-consuming and recommended only for laboratories with highly qualified personnel.
Таким образом, в данной области существует острая потребность в разработке способа обнаружения ДНК возбудителя туберкулеза, с одновременным установлением клинически значимых генотипов и идентификацией мутаций, ассоциированных с множественной и широкой лекарственной устойчивостью, который бы выгодно отличался от известных из уровня техники решений простотой проведения анализа, высокими специфичностью и информативностью в отношении количества определяемых детерминант устойчивости, а также невысокой стоимостью.Thus, in this area there is an urgent need to develop a method for the detection of tuberculosis pathogen DNA, with the simultaneous establishment of clinically significant genotypes and identification of mutations associated with multidrug and wide drug resistance, which would be favorably distinguished from the prior art solutions by the ease of analysis, high specificity and informativeness in relation to the number of determined determinants of stability, as well as low cost.
Раскрытие изобретенияDisclosure of invention
В результате проведенных обширных научных исследований, анализа баз данных нуклеотидных последовательностей NCBI http://www.ncbi.nlm.nih.gov/genome/genomes/166?subset=, Welcome Trust Sanger institute http://www.sanger.ac.uk/resources/downloads/bacteria/mycobacterium.html, TBDReaMDB (www.tbdreamdb.com), авторы настоящего изобретения обнаружили, что задача разработки способа обнаружения ДНК возбудителя туберкулеза, с одновременным установлением генотипа и идентификацией мутаций, ассоциированных с множественной и широкой лекарственной устойчивостью, может быть успешно решена путем использования олигонуклеотидных микрочипов (биочипов), содержащих олигонуклеотидные зонды, последовательности которых специфичны к фрагменту инсерционного элемента IS6110, характерного для возбудителя туберкулеза, однонуклеотидным полиморфизмам, устанавливающим принадлежность к генотипам Beijing, Haarlem, LAM, Ural, а также к мутантным вариантам генов rpoB, katG, inhA, ahpC, gyrA, gyrB, rrs, eis, embB, являющихся маркерами лекарственной устойчивости M. tuberculosis.As a result of extensive scientific research and analysis of the NCBI nucleotide sequence database http://www.ncbi.nlm.nih.gov/genome/genomes/166?subset=, Welcome Trust Sanger institute http://www.sanger.ac. uk / resources / downloads / bacteria / mycobacterium.html, TBDReaMDB (www.tbdreamdb.com), the authors of the present invention found that the task of developing a method for detecting tuberculosis pathogen DNA, with the simultaneous establishment of the genotype and identification of mutations associated with multidrug and extensive drug resistance can be successfully solved by using oligonucleotide micro types (biochips) containing oligonucleotide probes, the sequences of which are specific to the fragment of the insertion element IS6110, characteristic of the causative agent of tuberculosis, single nucleotide polymorphisms, which establish belonging to the genotypes Beijing, Haarlem, LAM, Ural, as well as mutant variants of the rpoA, kGG, inh genes ahpC, gyrA, gyrB, rrs, eis, embB, which are drug resistance markers of M. tuberculosis.
Заявляемый в настоящем изобретении способ выгодно отличается от известных из уровня техники методов возможностью идентификации возбудителя непосредственно в клиническом материале с одновременным установлением генотипов Beijing, Beijing B0/W148, Haarlem, LAM, Ural и определением 120 мутаций, определяющих устойчивость к рифампицину, изониазиду, фторхинолонам, канамицину, амикацину, капреомицину, этамбутолу. Метод не требует дорогостоящего оборудования и высококвалифицированного персонала. Данные, полученные с помощью заявленного способа, могут быть использованы для персонифицированного выбора эффективных противотуберкулезных препаратов, выявления клинически значимых особо опасных форм возбудителя (например, семейства Beijing) и эпидемиологического генотипирования.The method claimed in the present invention compares favorably with the methods known from the prior art by the ability to identify the pathogen directly in the clinical material with the simultaneous establishment of the Beijing, Beijing B0 / W148, Haarlem, LAM, Ural genotypes and the determination of 120 mutations determining resistance to rifampicin, isoniazid, fluoroquinolones, kanamycin, amikacin, capreomycin, ethambutol. The method does not require expensive equipment and highly qualified personnel. The data obtained using the claimed method can be used to personify the selection of effective anti-TB drugs, to identify clinically significant especially dangerous forms of the pathogen (for example, the Beijing family) and epidemiological genotyping.
В своем первом аспекте данное изобретение обеспечивает способ обнаружения ДНК возбудителя туберкулеза с одновременным установлением его генотипа и определением генетических детерминант устойчивости к рифампицину, изониазиду, фторхинолонам, канамицину, амикацину, капреомицину, этамбутолу. Способ основан на мультиплексной ПЦР с получением флуоресцентно-меченых фрагментов микобактериального генома с последующей гибридизацией этих фрагментов на олигонуклеотидном микрочипе, содержащем набор дифференцирующих олигонуклеотидов. In its first aspect, this invention provides a method for detecting tuberculosis pathogen DNA while simultaneously determining its genotype and determining the genetic determinants of resistance to rifampicin, isoniazid, fluoroquinolones, kanamycin, amikacin, capreomycin, ethambutol. The method is based on multiplex PCR to obtain fluorescently labeled fragments of the mycobacterial genome, followed by hybridization of these fragments on an oligonucleotide microchip containing a set of differentiating oligonucleotides.
Способ предусматривает следующие стадии:The method comprises the following steps:
а) мультиплексную амплификацию генов rpoB, katG, inhA, ahpC, gyrA, gyrB, rrs, eis, embB, мобильного элемента IS6110, фрагментов микобактериального генома, содержащих генотип-специфичные однонуклеотидные полиморфизмы Rv0557, Rv0129c, Rv1811, Rv2629, Rv0118c, с одновременным флуоресцентным маркированием при использовании геномной ДНК микобактерий туберкулезного комплекса в качестве матрицы и набора праймеров, последовательности которых представлены SEQ ID NO: 1-36, с получением флуоресцентно-меченых фрагментов микобактериального генома.a) multiplex amplification of rpoB, katG, inhA, ahpC, gyrA, gyrB, rrs, eis, embB genes, mobile element IS6110, fragments of the mycobacterial genome containing genotype-specific single nucleotide polymorphisms Rv0557, Rv0129c, Rv1811, Rv1829, Rv2629, Rv2629, Rv2629, Rv2629, Rv2629, labeling using the genomic DNA of mycobacterium tuberculosis complex as a template and a set of primers, the sequences of which are represented by SEQ ID NO: 1-36, to obtain fluorescently labeled fragments of the mycobacterial genome.
б) обеспечение олигонуклеотидного микрочипа для идентификации ДНК микобактерии туберкулезного комплекса с одновременным установлением генотипов Beijing, Beijing B0, LAM, Haarlem, Ural и определением мутаций, ответственных за устойчивость возбудителя туберкулеза к рифампицину, изониазиду, фторхинолонам, канамицину, амикацину, капреомицину, этамбутолу, представляющий собой подложку, содержащую множество дискретных элементов, в каждом из которых иммобилизован уникальный олигонуклеотидный зонд, имеющий последовательность, комплементарную последовательности одноцепочечного фрагмента, полученного на стадии (а), и выбранную из группы, включающей: а) соответствующие последовательности фрагмента мобильного элемента IS6110; б) соответствующие последовательности фрагмента, включающего полиморфизм Rv0557, характерный для Евро-Американской линии; в) соответствующие последовательности фрагмента, включающего полиморфизм Rv0557, характерный для генотипа Haarlem, при установленной принадлежности к Евро-Американской линии; г) соответствующие последовательности фрагмента, включающего полиморфизм Rv0129c, характерный для генотипа LAM, при установленной принадлежности к Евро-Американской линии; д) соответствующие последовательности фрагмента, включающего полиморфизм Rv1811, характерный для генотипа Ural, при установленной принадлежности к Евро-Американской линии; е) соответствующие последовательности фрагмента, включающего полиморфизм Rv2629, характерный для семейства Beijing, при отсутствии принадлежности к Евро-Американской линии; ж) соответствующие последовательности фрагмента, включающего полиморфизм Rv0118c в гене oxcA, характерный для генотипа Beijing B0/W148 при установленном семействе Beijing; з) соответствующие последовательности фрагмента гена rpoB дикого типа; и) соответствующие последовательности фрагмента мутантного варианта гена rpoB, приводящего к устойчивости микроорганизмов к рифампицину; й) соответствующие последовательности фрагмента гена katG дикого типа; к) соответствующие последовательности фрагмента мутантного варианта гена katG, приводящего к устойчивости микроорганизмов к изониазиду; л) соответствующие последовательности фрагмента гена inhA дикого типа; м) соответствующие последовательности фрагмента мутантного варианта гена inhA, приводящего к устойчивости микроорганизмов к изониазиду; н) соответствующие последовательности фрагмента гена ahpC дикого типа; о) соответствующие последовательности фрагмента мутантного варианта гена ahpC, приводящего к устойчивости микроорганизмов к изониазиду; п) соответствующие последовательности фрагмента гена gyrA дикого типа; р) соответствующие последовательности фрагмента мутантного варианта гена gyrA, приводящего к устойчивости микроорганизмов к фторхинолонам; с) соответствующие последовательности фрагмента гена gyrB дикого типа; т) соответствующие последовательности фрагмента мутантного варианта гена gyrB, приводящего к устойчивости микроорганизмов к фторхинолонам; у) соответствующие последовательности фрагмента гена eis дикого типа; ф) соответствующие последовательности фрагмента мутантного варианта гена eis, приводящего к устойчивости микроорганизмов к канамицину, амикацину и капреомицину; х) соответствующие последовательности фрагмента гена rrs дикого типа; ц) соответствующие последовательности фрагмента мутантного варианта гена rrs, приводящего к устойчивости микроорганизмов к канамицину, амикацину и капреомицину; ч) соответствующие последовательности фрагмента гена embB дикого типа; ш) соответствующие последовательности фрагмента мутантного варианта гена embB, приводящего к устойчивости микроорганизмов к этамбутолу; при этом последовательности иммобилизованных олигонуклеотидных зондов представлены SEQ ID NO: 37-229;b) providing an oligonucleotide microchip for identifying the DNA of the Mycobacterium tuberculosis complex with the simultaneous establishment of the Beijing, Beijing B0, LAM, Haarlem, Ural genotypes and the determination of mutations responsible for the resistance of the tuberculosis pathogen to rifampicin, isoniazid, fluoroquinolones, kanamycin, amikamycin, capamicin, amicacolcin, capamicin, amikacin, a substrate containing many discrete elements, in each of which a unique oligonucleotide probe is immobilized, having a sequence complementary to lnosti single-chain fragment obtained in step (a) and selected from the group consisting of: a) sequences corresponding to a fragment of IS6110 mobile element; b) the corresponding sequence of the fragment, including the Rv0557 polymorphism characteristic of the Euro-American line; c) the corresponding sequence of the fragment, including the Rv0557 polymorphism characteristic of the Haarlem genotype, with established affiliation with the Euro-American line; d) the corresponding sequence of the fragment, including the Rv0129c polymorphism characteristic of the LAM genotype, with established affiliation with the Euro-American line; e) the corresponding sequence of the fragment, including the Rv1811 polymorphism characteristic of the Ural genotype, with established affiliation with the Euro-American line; f) the corresponding sequence of the fragment, including the Rv2629 polymorphism characteristic of the Beijing family, in the absence of belonging to the Euro-American line; g) the corresponding sequence of the fragment, including the Rv0118c polymorphism in the oxcA gene, characteristic of the Beijing B0 / W148 genotype with the installed Beijing family; h) the corresponding sequences of the wild-type rpoB gene fragment; i) the corresponding sequence of the fragment of the mutant variant of the rpoB gene, leading to the resistance of microorganisms to rifampicin; i) the corresponding sequences of the wild-type katG gene fragment; k) the corresponding sequence of the fragment of the mutant variant of the katG gene, leading to the resistance of microorganisms to isoniazid; k) the corresponding sequences of the wild-type inhA gene fragment; m) the corresponding sequence of the fragment of the mutant variant of the inhA gene, leading to the resistance of microorganisms to isoniazid; m) the corresponding sequences of the wild-type ahpC gene fragment; o) the corresponding sequence of the fragment of the mutant variant of the ahpC gene, leading to the resistance of microorganisms to isoniazid; o) the corresponding sequences of the wild-type gyrA gene fragment; p) the corresponding sequence of the fragment of the mutant variant of the gyrA gene, leading to the resistance of microorganisms to fluoroquinolones; c) the corresponding sequences of the wild-type gyrB gene fragment; r) the corresponding sequence of the fragment of the mutant variant of the gyrB gene, leading to the resistance of microorganisms to fluoroquinolones; s) the corresponding sequence of the fragment of the wild-type eis gene; f) the corresponding sequence of the fragment of the mutant variant of the eis gene, leading to the resistance of microorganisms to kanamycin, amikacin and capreomycin; x) the corresponding sequences of the wild-type rrs gene fragment; c) the corresponding sequence of the fragment of the mutant variant of the rrs gene, leading to the resistance of microorganisms to kanamycin, amikacin and capreomycin; h) the corresponding sequences of the wild-type embB gene fragment; sh) the corresponding sequence of the fragment of the mutant variant of the embB gene, leading to the resistance of microorganisms to ethambutol; wherein the sequences of immobilized oligonucleotide probes are represented by SEQ ID NO: 37-229;
(в) - гибридизацию амплифицированных флуоресцентно-меченых продуктов, полученных на стадии (а), на олигонуклеотидном микрочипе с образованием дуплексов с иммобилизованными зондами в условиях, обеспечивающих разрешение в один нуклеотид между образующимися в результате гибридизации совершенными и несовершенными дуплексами;(c) - hybridization of the amplified fluorescently-labeled products obtained in stage (a) on an oligonucleotide microchip with the formation of duplexes with immobilized probes under conditions providing a resolution of one nucleotide between perfect and imperfect duplexes formed as a result of hybridization;
(г) - регистрацию результатов гибридизации на олигонуклеотидном микрочипе, проведенной на стадии (в) с использованием портативного анализатора флуоресценции и программного обеспечения, что позволяет использовать программную обработку интенсивностей сигналов с последующей интерпретацией результатов, которую проводят в два этапа: на первом этапе анализируют сигналы в ячейке микрочипа, содержащей олигонуклеотидный зонд, специфичный к фрагменту мобильного элемента IS6110, характерного для микобактерий туберкулезного комплекса, с целью обнаружения ДНК возбудителя туберкулеза; при наличии сигнала в данной ячейке, т.е. в случае обнаружения микобактериальной ДНК, на втором этапе одновременно анализируют элементы микрочипа, содержащие генотип-специфичные олигонуклеотидные зонды, исследующие полиморфизмы Rv0557, Rv0129c, Rv1811, Rv2629, Rv0118c, и элементы, в которых иммобилизованы олигонуклеотидные зонды для выявления мутаций в генах rpoB, katG, inhA, ahpC, gyrA, gyrB, rrs, eis, embB, тем самым устанавливая генотип возбудителя туберкулеза и определяя генетические детерминанты устойчивости к рифампицину, изониазиду, фторхинолонам, канамицину, амикацину, капреомицину, этамбутолу.(d) - recording the results of hybridization on an oligonucleotide microchip, carried out in stage (c) using a portable fluorescence analyzer and software, which allows the use of software processing of signal intensities with subsequent interpretation of the results, which is carried out in two stages: at the first stage, the signals are analyzed a microchip cell containing an oligonucleotide probe specific for a fragment of the mobile element IS6110, characteristic of the mycobacterium tuberculosis complex, with the aim of aruzheniya DNA of Mycobacterium tuberculosis; in the presence of a signal in this cell, i.e. in the case of detection of mycobacterial DNA, in the second stage, microarray elements containing genotype-specific oligonucleotide probes that study the polymorphisms Rv0557, Rv0129c, Rv1811, Rv2629, Rv0118c, and elements in which oligonucleotide probes are detected for inhA, ahpC, gyrA, gyrB, rrs, eis, embB, thereby establishing the genotype of the causative agent of tuberculosis and determining the genetic determinants of resistance to rifampicin, isoniazid, fluoroquinolones, kanamycin, amikacin, capreomycin, ethambutol.
В одном из своих воплощений способ характеризуется тем, что амплификацию фрагментов микобактериального генома проводят, используя ДНК, выделенную из материала клинического образца (мокроту, экссудат, бронхоальвеолярный лаваж, кровь) или предварительно выращенной культуры микроорганизма.In one of its embodiments, the method is characterized in that the amplification of fragments of the mycobacterial genome is carried out using DNA isolated from the material of a clinical sample (sputum, exudate, bronchoalveolar lavage, blood) or a pre-grown culture of the microorganism.
В следующем воплощении способ характеризуется тем, что на стадии (а) в для флуоресцентного маркирования получаемых ПЦР-фрагментов используют флуоресцентно меченый дезоксиуридинтрифосфат.In a further embodiment, the method is characterized in that in step (a) c, fluorescently labeled deoxyuridine triphosphate is used to fluorescently label the resulting PCR fragments.
В еще одном из воплощений способ характеризуется тем, что на стадии (г) на втором этапе интерпретации результатов при анализе элементов микрочипа, содержащих генотип-специфичные олигонуклеотидные зонды, в случае установления дикого типа по полиморфизму Rv0557_321 штамм относят к Евро-Американской линии, с дальнейшей идентификацией генотипа Haarlem (по полиморфизму Rv0557_455), либо генотипа LAM (по полиморфизму Rv0129c), либо Ural (по полиморфизму Rv1811); при выявлении другого варианта полиморфизма Rv0557_321 штамм относят к иной, не Евро-Американской линии, с дальнейшей идентификацией семейства Beijing (по полиморфизму Rv2629), и определением генотипа B0/W148 для семейства Beijing (по полиморфизму Rv0118).In yet another embodiment, the method is characterized in that in step (d) in the second step of interpreting the results in the analysis of microarray elements containing genotype-specific oligonucleotide probes, if the wild-type Rv0557_321 polymorphism is established, the strain is referred to the Euro-American line, with further identification of the Haarlem genotype (by Rv0557_455 polymorphism), or the LAM genotype (by Rv0129c polymorphism), or Ural (by Rv1811 polymorphism); when another variant of Rv0557_321 polymorphism is detected, the strain is assigned to a different, non-Euro-American line, with further identification of the Beijing family (by Rv2629 polymorphism), and determination of the B0 / W148 genotype for the Beijing family (by Rv0118 polymorphism).
В еще одном из своих воплощений способ характеризуется на стадии (г) на втором этапе интерпретации результатов анализируют группы элементов, содержащих олигонуклеотидные зонды, специфичные к одному из генов rpob, katG, inhA, ahpC, gyrA, gyrB, rrs, eis, tmbB; при этом каждая из групп включает элемент, содержащий зонд дикого типа, и элементы, содержащие зонды, соответствующие мутантным вариантам генов. Если максимальный сигнал в группе зарегистрирован в элементе, содержащем зонд дикого типа, то считают, что по данной аминокислотной/нуклеотидной позиции данного гена изучаемый образец ДНК возбудителя туберкулеза мутаций не имеет. Если максимальный сигнал в группе зарегистрирован в элементе, содержащем зонд, последовательность которого специфична для мутантного варианта одного из генов, то считают, что по данной аминокислотной/нуклеотидной позиции данного гена изучаемый образец ДНК возбудителя туберкулеза имеет аминокислотную/нуклеотидную замену, являющейся генетической детерминантой устойчивости.In yet another embodiment, the method is characterized in step (d) in the second step of interpreting the results; groups of elements containing oligonucleotide probes specific to one of the rpob, katG, inhA, ahpC, gyrA, gyrB, rrs, eis, tmbB genes are analyzed; each group includes an element containing a wild-type probe, and elements containing probes corresponding to mutant gene variants. If the maximum signal in the group is registered in an element containing a wild-type probe, then it is believed that the DNA sample of the tuberculosis causative agent does not have mutations by the given amino acid / nucleotide position of this gene. If the maximum signal in the group is registered in the element containing the probe, the sequence of which is specific for the mutant variant of one of the genes, then it is believed that for a given amino acid / nucleotide position of this gene, the studied DNA sample of the tuberculosis pathogen has an amino acid / nucleotide substitution, which is a genetic determinant of resistance.
Наконец, в еще одном своем воплощении способ дополнительно может включать подтверждение клинического диагноза «туберкулез», персонализированный выбор эффективных химиопрепаратов первого и второго ряда, установление клинически значимых генотипов и эпидемиологическое генотипирование на основе проведенной интерпретации результатов.Finally, in yet another embodiment, the method may further include confirming the clinical diagnosis of "tuberculosis", personalizing the selection of effective chemotherapeutic agents of the first and second row, establishing clinically significant genotypes and epidemiological genotyping based on the interpretation of the results.
Краткий перечень фигурShort list of figures
Для более ясного понимания сущности заявленного изобретения, а также для демонстрации его характерных черт и преимуществ далее приводится подробное описание изобретения со ссылками на фигуры чертежей, на которых:For a clearer understanding of the essence of the claimed invention, as well as to demonstrate its characteristic features and advantages, the following is a detailed description of the invention with reference to the figures of the drawings, in which:
Фиг. 1. представляет схему размещения дискриминирующих олигонуклеотидов на биочипе.FIG. 1. represents the layout of discriminating oligonucleotides on a biochip.
Фиг. 2. Флуоресцентная картина гибридизации биочипа и результаты интерпретации при анализе ДНК лабораторного штамма M. tuberculosis H37Rv, чувствительного к рифампицину, изониазиду, фторхинолонам, канамицину, амикацину/капреомицину, этамбутолу.FIG. 2. The fluorescence pattern of hybridization of the biochip and the interpretation results for DNA analysis of the laboratory strain M. tuberculosis H37Rv, sensitive to rifampicin, isoniazid, fluoroquinolones, kanamycin, amikacin / capreomycin, ethambutol.
Фиг. 3. Флуоресцентная картина гибридизации биочипа и результаты интерпретации при анализе ДНК, выделенной из клинического образца, содержащего штамм M. tuberculosis генотипа Ural, обладающий устойчивостью к изониазиду.FIG. 3. Fluorescence picture of hybridization of the biochip and interpretation results in the analysis of DNA isolated from a clinical sample containing a strain of M. tuberculosis of the Ural genotype, which is resistant to isoniazid.
Фиг. 4. Флуоресцентная картина гибридизации биочипа и результаты интерпретации при анализе ДНК, выделенной из клинического образца, содержащего штамм M. tuberculosis генотипа Beijing B0/W148, обладающего устойчивостью к рифампицину, изониазиду, этамбутолу.FIG. 4. Fluorescence pattern of hybridization of the biochip and interpretation results in the analysis of DNA isolated from a clinical sample containing the M. tuberculosis strain of the Beijing B0 / W148 genotype, which is resistant to rifampicin, isoniazid, ethambutol.
Фиг. 5. Флуоресцентная картина гибридизации биочипа и результаты интерпретации при анализе ДНК, выделенной из клинического образца, содержащего штамм M. tuberculosis генотипа Beijing, обладающего устойчивостью к рифампицину, изониазиду, фторхинолонам, канамицину, амикацину/капреомицину, этамбутолу.FIG. 5. Fluorescence pattern of biochip hybridization and interpretation results when analyzing DNA isolated from a clinical sample containing a M. tuberculosis strain of the Beijing genotype, resistant to rifampicin, isoniazid, fluoroquinolones, kanamycin, amikacin / capreomycin, ethambutol.
Фиг. 6. Флуоресцентная картина гибридизации биочипа и результаты интерпретации при анализе ДНК, выделенной из клинического образца, содержащего штамм M. tuberculosis генотипа LAM, обладающего устойчивостью к рифампицину, изониазиду, фторхинолонам, канамицину, амикацину/капреомицину, этамбутолу.FIG. 6. Fluorescence picture of hybridization of the biochip and interpretation results when analyzing DNA isolated from a clinical sample containing a strain of M. tuberculosis of the LAM genotype, which is resistant to rifampicin, isoniazid, fluoroquinolones, kanamycin, amikacin / capreomycin, ethambutol.
Фиг. 7. Флуоресцентная картина гибридизации биочипа и результаты интерпретации при анализе ДНК, выделенной из клинического образца, не содержащего микобактерий туберкулезного комплекса.FIG. 7. The fluorescence pattern of hybridization of the biochip and interpretation results in the analysis of DNA isolated from a clinical sample that does not contain mycobacterium tuberculosis complex.
Осуществление изобретенияThe implementation of the invention
Задача настоящего изобретения состоит в создании способа обнаружения ДНК возбудителя туберкулеза с одновременным установлением его генотипа и определением генетических детерминант множественной и широкой лекарственной устойчивости с помощью олигонуклеотидного микрочипа.An object of the present invention is to provide a method for detecting tuberculosis pathogen DNA with simultaneous determination of its genotype and determination of the genetic determinants of multiple and broad drug resistance using an oligonucleotide microchip.
В заявленном способе предложено использование мультиплексной амплификации и флуоресцентного маркирования фрагментов микобактериального генома с получением флуоресцентно-меченых ПЦР-продуктов, при этом в качестве матрицы может быть использована геномная ДНК, выделенная из клинического образца, такого как, например, мокрота, промывные воды бронхов; бронхоальвеолярные смывы, материал, получаемый при бронхоскопии, транстрахеальной и внутрилегочной биопсии; аспират из бронхов; ларингеальные мазки; экссудаты; мазки из торакальных ран, а также культуры клеток микобактерий, полученные с жидкой и твердой сред. Заявленный способ также предусматривает использование оригинального олигонуклеотидного микрочипа с иммобилизованными специфическими олигонуклеотидными зондами, процедуры гибридизации, регистрации и интерпретации результатов, а также наборы праймеров и олигонуклеотидных зондов, используемые для осуществления способа.The claimed method proposes the use of multiplex amplification and fluorescence labeling of fragments of the mycobacterial genome to obtain fluorescently-labeled PCR products, while genomic DNA isolated from a clinical sample, such as, for example, sputum, bronchial lavage, can be used as a matrix; bronchoalveolar swabs, material obtained by bronchoscopy, transtracheal and intrapulmonary biopsy; bronchi aspirate; laryngeal smears; exudates; swabs from thoracic wounds, as well as mycobacterial cell cultures obtained with liquid and solid media. The claimed method also involves the use of an original oligonucleotide microchip with immobilized specific oligonucleotide probes, hybridization procedures, registration and interpretation of the results, as well as sets of primers and oligonucleotide probes used to implement the method.
Принципиальная схема анализа микобактериальной ДНК с целью идентификации микобактерий туберкулезного комплекса, установления генотипа возбудителя и определения генетических детерминант устойчивости к рифампицину, изониазиду, фторхинолонам, канамицину, амикацину, капреомицину, этамбутолу.Schematic diagram of the analysis of mycobacterial DNA with the aim of identifying the mycobacterium tuberculosis complex, establishing the pathogen genotype and determining the genetic determinants of resistance to rifampicin, isoniazid, fluoroquinolones, kanamycin, amikacin, capreomycin, ethambutol.
Клинический образец подвергают деконтаминации и лизису клеток с целью обеспечения доступа к геномной ДНК. Одним из пригодных способов является разжижение в щелочных условиях в присутствии N-ацетил-L-цистеина и кипячение с детергентом для обеспечения доступа к ДНК и деконтаминации образца (Kent, P. T., and G. P. Kubica. Public health mycobacteriology. A guide for level III laboratory. 1985 Centers for Disease Control and Prevention, Atlanta, GA). Для этих целей также могут быть использованы иные способы, известные специалистам в данной области, такие как разрушение клеток с помощью ультразвука (Padilla E, Gonzalez V, Manterola JM, et al. Evaluation of two different cell lysis methods for releasing mycobacterial nucleic acids in the INNO-LiPA mycobacteria test. Diagn Microbiol Infect Dis. 2003 May; 46(1):19-23), лизис при помощи гуанидина тиоцианата - саркозина (Chakravorty S, Tyagi JS. Novel use of guanidinium isothiocyanate in the isolation of Mycobacterium tuberculosis DNA from clinical material. FEMS Microbiology Letters 2001 Nov 27; 205(1):113-7.) и т.д. Очистка геномной ДНК после проведения лизиса может быть проведена с использованием автоматических роботизированных станций, например Freedom EVO® Clinical (Tecan Group Ltd., Германия), или коммерческих наборов, таких, например, как «ПРОБА-НК» (ООО «НПО «ДНК-Технология», Регистрационное удостоверение Росздравнадзора № ФСР 2008/02938), «Реагент в пробирках для выделения ДНК из биопроб с целью последующего анализа методом полимеразной цепной реакции (ДНК-ЭКСПРЕСС)» (ООО «НПФ «Литех», Регистрационное удостоверение Росздравнадзора ФСР 2007/00362), Комплект реагентов для выделения РНК/ДНК из клинического материала «РИБО-преп» по ТУ 9398-071-01897593-2008 (ФБУН ЦНИИ Эпидемиологии Роспотребнадзора, Регистрационное удостоверение Росздравнадзора ФСР 2008/03147).A clinical sample is subjected to decontamination and cell lysis to ensure access to genomic DNA. One suitable method is liquefying under alkaline conditions in the presence of N-acetyl-L-cysteine and boiling with detergent to provide access to DNA and decontamination of the sample (Kent, PT, and GP Kubica. Public health mycobacteriology. A guide for level III laboratory. 1985 Centers for Disease Control and Prevention, Atlanta, GA). Other methods known to those skilled in the art can also be used for these purposes, such as cell disruption by ultrasound (Padilla E, Gonzalez V, Manterola JM, et al. Evaluation of two different cell lysis methods for releasing mycobacterial nucleic acids in the INNO-LiPA mycobacteria test. Diagn Microbiol Infect Dis. 2003 May; 46 (1): 19-23), lysis with guanidine thiocyanate - sarcosine (Chakravorty S, Tyagi JS. Novel use of guanidinium isothiocyanate in the isolation of Mycobacterium tuberculosis DNA from clinical material. FEMS Microbiology Letters 2001 Nov 27; 205 (1): 113-7.) etc. Genomic DNA purification after lysis can be performed using automated robotic stations, for example, Freedom EVO® Clinical (Tecan Group Ltd., Germany), or commercial kits, such as, for example, PROBA-NK (NPO DNA- Technology ", Registration certificate of Roszdravnadzor No. FSR 2008/02938)," Reagent in test tubes for DNA extraction from biological samples for the subsequent analysis by polymerase chain reaction (DNA-EXPRESS) "(LLC NPF Litekh, Registration certificate of Roszdravnadzor FSR 2007 / 00362), reagent kit A RNA / DNA extraction from clinical material "ribo-prep" TU 9398-071-01897593-2008 (FBUN Central Research Institute of Epidemiology, registration certificate Roszdravnadzor FSS 2008/03147).
Полученный препарат микобактериальной геномной ДНК используют в качестве матрицы в мультиплексной ПЦР. В ходе амплификации происходит наработка фрагментов генов rpoB, katG, inhA, ahpC, gyrA, gyrB, rrs, eis, embB, мобильного элемента IS6110, фрагментов микобактериального генома, содержащих генотип-специфичные однонуклеотидные полиморфизмы Rv0557, Rv0129c, Rv1811, Rv2629, Rv0118c.The resulting preparation of mycobacterial genomic DNA is used as a template in multiplex PCR. During amplification, fragments of rpoB, katG, inhA, ahpC, gyrA, gyrB, rrs, eis, embB genes, mobile element IS6110, fragments of the mycobacterial genome containing genotype-specific single nucleotide polymorphisms Rv0557, Rv0129c, Rv1811, Rv26, are produced.
Праймеры для проведения мультиплексной ПЦР выбирают таким образом, чтобы они фланкировали регион гена или регуляторной области, где находятся наиболее часто встречающиеся мутации, приводящие к устойчивости микроорганизма к химиопрепаратам, либо генотип-специфичные однонуклеотидные полиморфизмы.. Используя специализированное программное обеспечение, например Oligo v. 6.3 (Molecular Biology Insights Inc., США) или Fast PCR (http://www.biocenter.helsinki.fi/bi/Programs/fastpcr.htm) или другие коммерчески доступные программы, или программы, свободно доступные в сети Internet, рассчитывают температуры плавления праймеров и, варьируя их длину, добиваются того, чтобы разброс температур отжига праймеров внутри набора не превышал 3-4°C. При подборе праймеров избегают таких последовательностей, которые способны формировать вторичные структуры типа шпильки с высокими температурами плавления. При выборе праймеров для мультиплексной ПЦР избегают таких последовательностей, которые образуют между собой дуплексы, состоящие более чем из трех-пяти нуклеотидов. Каждый выбранный праймер должен обладать уникальной специфичностью в отношении анализируемого участка последовательности нуклеиновых кислот генома микобактерий туберкулезного комплекса. Специфичность праймеров проверяется с помощью программного обеспечения, использующего поиск в базах нуклеотидных последовательностей по алгоритму BLAST (например, www.ncbi.nlm.nih.gov/BLAST). Primers for conducting multiplex PCR are selected so that they flank the region of the gene or regulatory region where the most common mutations are found, leading to the resistance of the microorganism to chemotherapeutic agents, or genotype-specific single nucleotide polymorphisms .. Using specialized software, for example, Oligo v. 6.3 (Molecular Biology Insights Inc., USA) or Fast PCR (http://www.biocenter.helsinki.fi/bi/Programs/fastpcr.htm) or other commercially available programs, or programs freely available on the Internet, are calculated the melting temperatures of the primers and, varying their length, ensure that the scatter in the annealing temperatures of the primers inside the kit does not exceed 3-4 ° C. When selecting primers, sequences that are capable of forming secondary structures such as hairpins with high melting points are avoided. When choosing primers for multiplex PCR, sequences that form duplexes of more than three to five nucleotides between themselves are avoided. Each selected primer should have unique specificity with respect to the analyzed region of the nucleic acid sequence of the genome of mycobacterium tuberculosis complex. The specificity of the primers is checked using software that uses the search in the nucleotide sequence databases using the BLAST algorithm (for example, www.ncbi.nlm.nih.gov/BLAST).
Для обеспечения эффективной амплификации с одновременным введением флуоресцентной метки во все вышеперечисленные сегменты микобактериального генома в едином реакционном объеме используют праймеры следующей конструкции. Последовательность каждого добавляемого в реакционную смесь праймера состоит из двух частей - 3′-специфичной, т.е. комплементарной последовательности фрагмента генома M. tuberculosis, и 5′-универсальной (адаптерной), различавшейся для прямых и обратных праймеров. Помимо таких праймеров, содержащих и специфические, и адаптерные последовательности, в реакционную смесь добавляют два праймера, последовательности которых комплементарны последовательностям адаптерной части составных праймеров (SEQ ID NO: 1, 2, Таблица 1). Данные адаптерные праймеры присутствуют в реакционной смеси в различных концентрациях, с целью наработки преимущественно одноцепочечных фрагментов, последовательности которых комплементарны последовательностям олигонуклеотидов, иммобилизованных на биочипе. To ensure effective amplification with the simultaneous introduction of a fluorescent label in all of the above segments of the mycobacterial genome in a single reaction volume, primers of the following design are used. The sequence of each primer added to the reaction mixture consists of two parts - 3′-specific, i.e. complementary sequence of a fragment of the genome of M. tuberculosis, and 5′-universal (adapter), which was different for direct and reverse primers. In addition to such primers containing both specific and adapter sequences, two primers are added to the reaction mixture, the sequences of which are complementary to the sequences of the adapter portion of the composite primers (SEQ ID NO: 1, 2, Table 1). These adapter primers are present in the reaction mixture in various concentrations in order to produce predominantly single-stranded fragments whose sequences are complementary to oligonucleotide sequences immobilized on a biochip.
Расчетные температуры плавления специфичных и адаптерных последовательностей выбирают равными 70°C и 55°C, соответственно, а профиль амплификации включает две стадии по 30 циклов каждая, с температурами отжига 64°C на первой, и 50°C на второй стадии.The calculated melting points of the specific and adapter sequences are chosen equal to 70 ° C and 55 ° C, respectively, and the amplification profile includes two stages of 30 cycles each, with annealing temperatures of 64 ° C in the first and 50 ° C in the second stage.
Таким образом, в ходе ПЦР в едином реакционном объеме на первой стадии за счет гибридизации и элонгации составных праймеров при использовании геномной ДНК в качестве матрицы происходит наработка двуцепочечных ПЦР-продуктов, содержащих на концах последовательности, специфичные к адаптерным праймерам, а затем, в ходе второй стадии, полученные ПЦР-продукты служат матрицей для наработки одноцепочечных фрагментов при использовании адаптерных праймеров с меньшей температурой отжига. Thus, in the course of PCR in a single reaction volume in the first stage due to hybridization and elongation of composite primers using genomic DNA as a template, double-stranded PCR products containing sequences specific to adapter primers at the ends are produced, and then, during the second stages obtained PCR products serve as a matrix for the production of single-chain fragments using adapter primers with a lower annealing temperature.
Флуоресцентное маркирование исследуемых фрагментов микобактериального генома проводят, добавляя в ПЦР-смесь флуоресцентный субстрат - конъюгат дезоксиуридинтрифосфата и красителя индодикарбоцианинового ряда, с длиной волны возбуждения, равной (640±5) нм и длиной волны флуоресценции, равной (665±5) нм (WO 2008127139. Indicyanine dyes and the derivatives thereof for analysing biological micromolecules). В ходе ПЦР данный субстрат встраивается Taq-ДНК-полимеразой в растущую цепь ДНК, обеспечивая на выходе флуоресцентно-меченые ПЦР-продукты, анализируемые далее посредством гибридизации на биочипе (Alexandrova LA, Jasko MV, Belobritskaya EE, Chudinov AV, Mityaeva ON, Nasedkina TV, Zasedatelev AS, Kukhanova MK. New triphosphate conjugates bearing reporter groups: labeling of DNA fragments for microarray analysis. Bioconjugate Chemistry 2007 18(3):886-93).The fluorescent labeling of the studied fragments of the mycobacterial genome is carried out by adding a fluorescent substrate, a conjugate of deoxyuridine triphosphate and dye of the indodicarbocyanine series, with an excitation wavelength of (640 ± 5) nm and a fluorescence wavelength of (665O12 ± 13 nm) (665O12 nm) in the PCR mixture. Indicyanine dyes and the derivatives resulting for analysing biological micromolecules). During PCR, this substrate is inserted by Taq DNA polymerase into the growing DNA strand, providing fluorescence-labeled PCR products that are further analyzed by biochip hybridization (Alexandrova LA, Jasko MV, Belobritskaya EE, Chudinov AV, Mityaeva ON, Nasedkina TV , Zasedatelev AS, Kukhanova MK. New triphosphate conjugates bearing reporter groups: labeling of DNA fragments for microarray analysis. Bioconjugate Chemistry 2007 18 (3): 886-93).
При выборе дискриминирующих олигонуклеотидов для иммобилизации на биочипе с учетом размера и сложности анализируемой последовательности и, в частности, наличия повторов и протяженных гомополимерных последовательностей определяют длину дискриминирующих олигонуклеотидов, обеспечивающую их специфичность в отношении анализируемой последовательности. Для каждой позиции, для которой известны мутации либо однонуклеотидный полиморфизм, подбирают набор специфичных дискриминирующих олигонуклеотидов, способный выявлять известные варианты замен. Используя программное обеспечение, например Oligo v. 6.3 (Molecular Biology Insights Inc., США), рассчитывают температуры плавления олигонуклеотидов и, варьируя их длину, добиваются того, чтобы разброс температур плавления олигонуклеотидов составлял не более 2-3°C. Избегают таких олигонуклеотидов, которые способны формировать вторичные структуры типа шпильки с высокими температурами плавления. Положение определяемых вариабельных нуклеотидов и других нуклеотидных перестроек выбирают по возможности не далее 1-4 нуклеотида от середины соответствующего дискриминирующего олигонуклеотида.When choosing discriminating oligonucleotides for immobilization on a biochip, taking into account the size and complexity of the analyzed sequence and, in particular, the presence of repeats and extended homopolymer sequences, the length of the discriminating oligonucleotides, which ensures their specificity with respect to the analyzed sequence, is determined. For each position for which mutations or single nucleotide polymorphism are known, a set of specific discriminating oligonucleotides is selected that is capable of detecting known substitution variants. Using software such as Oligo v. 6.3 (Molecular Biology Insights Inc., USA), calculate the melting temperature of oligonucleotides and, varying their length, ensure that the dispersion of the melting temperature of oligonucleotides is not more than 2-3 ° C. Avoid such oligonucleotides that are capable of forming secondary structures such as hairpins with high melting points. The position of the determined variable nucleotides and other nucleotide rearrangements is selected, if possible, no further than 1-4 nucleotides from the middle of the corresponding discriminating oligonucleotide.
Дискриминирующие олигонуклеотиды иммобилизуют в гелевых элементах, которые наносятся на подложку формата предметного стекла в виде капель диаметром от 50 до 100 мкм с периодом 50-100 мкм, без использования специальных приспособлений, например, кварцевых масок. В качестве материала подложки используют полимеры (полипропилен, полиэтилен, полибутилентерефталат, полиметакрилат, поликарбонат, полистирол), либо стекло. Под действием ультрафиолетового излучения происходит совместная полимеризация олигонуклеотидов с основными компонентами геля. В результате этой реакции иммобилизуемые молекулы ковалентно присоединяются к мономерам растущей полимерной цепи и равномерно распределяются во всем объеме каждой гелевой ячейки (Rubina AY, Pan′kov SV, Dementieva EI et al. Hydrogel drop microchips with immobilized DNA: properties and methods for large-scale production. Analytical Biochemistry 2004; 325:92-106). Discriminating oligonucleotides are immobilized in gel elements, which are applied to a glass slide format substrate in the form of droplets with a diameter of 50 to 100 μm with a period of 50-100 μm, without the use of special devices, for example, quartz masks. The substrate material used is polymers (polypropylene, polyethylene, polybutylene terephthalate, polymethacrylate, polycarbonate, polystyrene), or glass. Under the action of ultraviolet radiation, joint polymerization of oligonucleotides with the main components of the gel occurs. As a result of this reaction, the capture molecule is covalently attached to the monomers of the growing polymer chains and uniformly distributed throughout the volume of each gel cell (Rubina AY, Pan 'kov SV , Dementieva EI et al Hydrogel drop microchips with immobilized DNA:. Properties and methods for large-scale production. Analytical Biochemistry 2004; 325: 92-106).
ПЦР-продукты, полученные на стадии ПЦР, гибридизуют на дифференцирующем биочипе с иммобилизованными олигонуклеотидами, комплементарными последовательностям изучаемых на предмет наличия мутаций генов, фрагмента инсерционного элемента IS6110, фрагментов, содержащих генотип-специфичный однонуклеотидный полиморфизм. Гибридизацию проводят в растворе, содержащем буферный компонент для поддержания рН, соль для создания ионной силы и хаотропный (дестабилизирующий водородные связи) агент, в герметичной гибридизационной камере при температуре, зависящей от температуры плавления иммобилизованных на микрочипе дискриминирующих олигонуклеотидов. В качестве дестабилизирующего водородные связи агента могут быть использованы, например, гуанидин тиоцианат, мочевина или формамид. Выбор оптимальной температуры гибридизации проводят с учетом удобства практического применения системы. Дискриминирующие олигонуклеотиды, заявленные в настоящем изобретении, имеют температуру плавления в интервале от 42 до 44°C, что позволяет проводить гибридизацию при 37°C с использованием хаотропного агента. Температура 37°C удобна тем, что большинство клинических лабораторий оснащены термостатами, поддерживающими эту температуру. PCR products obtained at the PCR stage are hybridized on a differentiating biochip with immobilized oligonucleotides complementary to the sequences studied for the presence of gene mutations, a fragment of the insertion element IS6110, fragments containing a genotype-specific single nucleotide polymorphism. Hybridization is carried out in a solution containing a buffer component to maintain pH, a salt to create ionic strength and a chaotropic (destabilizing hydrogen bond) agent in a sealed hybridization chamber at a temperature depending on the melting temperature of discriminating oligonucleotides immobilized on a microchip. As a hydrogen destabilizing agent, for example, guanidine thiocyanate, urea or formamide can be used. The choice of the optimum hybridization temperature is carried out taking into account the convenience of practical application of the system. The discriminatory oligonucleotides of the present invention have a melting point in the range of 42 to 44 ° C, which allows hybridization at 37 ° C using a chaotropic agent. The temperature of 37 ° C is convenient because most clinical laboratories are equipped with thermostats that maintain this temperature.
Анализируемые фрагменты ДНК образуют совершенные гибридизационные дуплексы только с соответствующими (полностью комплементарными) олигонуклеотидами. Со всеми остальными олигонуклеотидами изучаемые фрагменты ДНК дают несовершенный дуплекс. Дискриминацию совершенных и несовершенных дуплексов выполняют путем сравнения интенсивностей флуоресценции ячеек, в которых образовались дуплексы. Интенсивность сигнала в ячейке, в которой образовался совершенный гибридизационный дуплекс (Iсов) выше, чем в таковой, где образовался несовершенный дуплекс (Iнесов). Проведение гибридизации при оптимальных условиях (температура, подобранная концентрация хаотропного агента и ионная сила гибридизационного буфера) позволяет добиться соотношения Iсов/ Iнесов ≥ 2 между двумя ячейками, содержащими зонды, принадлежащие одной группе, и различающиеся на один нуклеотид.The analyzed DNA fragments form perfect hybridization duplexes only with the corresponding (fully complementary) oligonucleotides. With all other oligonucleotides, the studied DNA fragments give an imperfect duplex. Discrimination of perfect and imperfect duplexes is performed by comparing the fluorescence intensities of the cells in which the duplexes formed. The signal intensity in the cell in which the perfect hybridization duplex (I owls ) was formed is higher than in that where the imperfect duplex (I non-waves ) was formed. Hybridization under optimal conditions (temperature, selected concentration of a chaotropic agent and the ionic strength of the hybridization buffer) allows one to achieve a ratio of I ow / I nons ≥ 2 between two cells containing probes belonging to the same group and differing by one nucleotide.
Используя схему расположения олигонуклеотидов на биочипе (Фиг. 1), определяют наличие ДНК возбудителя туберкулеза на основании наличия сигнала в ячейке, содержащей зонд IS, специфичный к фрагменту IS6110, характерному только для микобактерий туберкулезного комплекса. Интерпретация результата в данной группе основана на соотношении сигнала IIS в ячейке IS со средним сигналом I<0> в ячейках сравнения ′0′, не содержащие иммобилизованных олигонуклеотидов. Если данной группы выполняется соотношение IIS/ I<0> ≥ 4, то считают, что в анализируемом образце обнаружена ДНК, принадлежащая микобактериям туберкулезного комплекса.Using the arrangement of oligonucleotides on the biochip (Fig. 1), the presence of tuberculosis pathogen DNA is determined based on the presence of a signal in a cell containing an IS probe specific for fragment IS6110, which is characteristic only of mycobacterium tuberculosis complex. The interpretation of the result in this group is based on the ratio of the signal IS IS in the IS cell with the average signal I <0> in the comparison cells '0' that do not contain immobilized oligonucleotides. If the ratio I IS / I <0> ≥ 4 is fulfilled for this group, then it is believed that DNA belonging to the mycobacterium tuberculosis complex is found in the analyzed sample.
Установление генотипа возбудителя основано на сравнении сигналов в группах ячеек, содержащих олигонуклеотиды, последовательности которых комплементарны фрагментам, содержащим генотип-специфические однонуклеотидные полиморфизмы Rv0557, Rv0129c, Rv1811, Rv2629, Rv0118c. Для идентификации полиморфизма Rv0557 предназначены ячейки t321, 321c, 455, 455c; Rv0129 - g309, 309a; Rv1811 - g12, 12a; Rv2629 - a191, 191c; Rv0118c - g757, 757t (Фиг. 1). Интенсивности сигналов внутри данных групп ячеек сравнивают и в случае, если максимальный сигнал в одной из ячеек превосходит сигналы в других более чем в 2 раза, т.е. выполняется соотношение Iсов/ Iнесов ≥ 2 между ячейками, принадлежащими одной группе, делают следующие заключения:The establishment of the pathogen genotype is based on a comparison of signals in groups of cells containing oligonucleotides whose sequences are complementary to fragments containing genotype-specific single nucleotide polymorphisms Rv0557, Rv0129c, Rv1811, Rv2629, Rv0118c. Cells t321, 321c, 455, 455c are used to identify Rv0557 polymorphism; Rv0129 - g309, 309a; Rv1811 - g12, 12a; Rv2629 - a191, 191c; Rv0118c - g757, 757t (Fig. 1). The signal intensities within these groups of cells are also compared if the maximum signal in one of the cells exceeds the signals in others by more than 2 times, i.e. the ratio of I owls / I nesov ≥ 2 is satisfied between cells belonging to one group, make the following conclusions:
- в случае установления дикого типа по полиморфизму Rv0557_321 штамм относят к Евро-Американской линии, с дальнейшей идентификацией генотипа Haarlem (по полиморфизму Rv0557_455G>C), либо генотипа LAM (по полиморфизму Rv0129c_309G>A), либо Ural (по полиморфизму Rv1811_12G>A);- if the wild-type is established by the Rv0557_321 polymorphism, the strain is assigned to the Euro-American line, with further identification of the Haarlem genotype (by the Rv0557_455G> C polymorphism), or the LAM genotype (by the Rv0129c_309G> A polymorphism), or Ural (by the Rv1829c_309G> A polymorphism R11> G11>) ;
- при выявлении замены T>C полиморфизма Rv0557_321 штамм относят к иной, не Евро-Американской линии, и при наличии полиморфизма Rv2629_191A>C определяют семейство Beijing.- when the replacement T> C of the Rv0557_321 polymorphism is detected, the strain is assigned to a different, non-Euro-American line, and if the Rv2629_191A> C polymorphism is present, the Beijing family is determined.
- в случае выявления семейства Beijing, анализируют ячейки g757, 757t. При выявлении замены Rv0118c G>T в гене oxcA устанавливают генотип B0/W148 для семейства Beijing.- if the Beijing family is detected, cells g757, 757t are analyzed. When the replacement Rv0118c G> T is detected in the oxcA gene, the B0 / W148 genotype for the Beijing family is established.
В каждой из групп ячеек, содержащих олигонуклеотиды, специфичные к одному из генов rpob, katG, inhA, ahpC, gyrA, gyrB, rrs, eis, embB, присутствует ячейка, содержащая зонд дикого типа (обведена толстой линией на Фиг. 1) и ячейки, содержащие зонды на возможные мутации. Для каждой группы ячеек регистрируют максимальный сигнал, превосходящий остальные более чем в 2 раза (проверяется соотношение Iсов/Iнесов ≥ 2). Если максимальный сигнал зарегистрирован в ячейке, соответствующей ДНК без мутаций (т.е. принадлежащей микроорганизму, чувствительному к лекарственному препарату), то считают, что по данной аминокислотной/нуклеотидной позиции (группе ячеек) изучаемый образец мутаций не имеет. Если максимальный сигнал зарегистрирован в ячейке, соответствующей ДНК с мутацией (мутациями) (т.е. принадлежащей микроорганизму, устойчивому к лекарственному препарату), то считают, что по данной аминокислотной/нуклеотидной позиции (группе ячеек) изучаемый образец имеет аминокислотную/нуклеотидную замену, приводящую к возникновению резистентности. Изучаемый образец ДНК признается принадлежащим к чувствительному штамму микобактерий, если по каждой вариабельной аминокислотной/нуклеотидной позиции (группе ячеек) образец охарактеризован как чувствительный. Изучаемый образец ДНК признается принадлежащим к устойчивому штамму микобактерий, если как минимум по одной вариабельной аминокислотной / нуклеотидной позиции (группе ячеек) образец охарактеризован как имеющий мутацию, приводящую к возникновению резистентности. Для таких образцов дополнительно выясняют тип препарата, к которому обнаружена устойчивость, установив группу, по которой образец отнесен к резистентному типу.In each group of cells containing oligonucleotides specific to one of the rpob, katG, inhA, ahpC, gyrA, gyrB, rrs, eis, embB genes, there is a cell containing a wild-type probe (circled by the thick line in Fig. 1) and cells containing probes for possible mutations. For each group of cells, the maximum signal is recorded that exceeds the others by more than 2 times (the ratio of I owls / I incons ≥ 2 is checked). If the maximum signal is registered in a cell corresponding to DNA without mutations (i.e., belonging to a microorganism that is sensitive to a drug), then it is believed that the studied sample of mutations does not have a mutation at this amino acid / nucleotide position (group of cells). If the maximum signal is registered in a cell corresponding to DNA with a mutation (mutations) (i.e., belonging to a drug-resistant microorganism), then it is considered that for a given amino acid / nucleotide position (group of cells) the sample under study has an amino acid / nucleotide substitution, leading to resistance. The studied DNA sample is recognized as belonging to a sensitive strain of mycobacteria if, for each variable amino acid / nucleotide position (group of cells), the sample is characterized as sensitive. The studied DNA sample is recognized as belonging to a resistant strain of mycobacteria if at least one variable amino acid / nucleotide position (group of cells) is characterized as having a mutation leading to resistance. For such samples, the type of drug to which resistance is detected is additionally determined by establishing the group by which the sample is assigned to the resistant type.
Данный алгоритм может быть реализован в программном обеспечении, позволяющем проводить автоматическую регистрацию и интерпретацию результатов, посредством захвата флуоресцентной картины гибридизации, вычисления сигнала в каждой ячейке, сравнения сигналов внутри групп и выдачи отчета о наличии в анализируемом образце ДНК возбудителя туберкулеза, его генотипе и отсутствии/наличии детерминант устойчивости к рифампицину, изониазиду, фторхинолонам, канамицину, амикацину, капреомицину, этамбутолу.This algorithm can be implemented in software that allows automatic recording and interpretation of results by capturing a fluorescence picture of hybridization, calculating the signal in each cell, comparing signals within groups and reporting on the presence of tuberculosis pathogen DNA in the analyzed sample, its genotype and absence / the presence of the determinant of resistance to rifampicin, isoniazid, fluoroquinolones, kanamycin, amikacin, capreomycin, ethambutol.
Полученные результаты могут быть использованы для подтверждения клинического диагноза «туберкулез» (при наличии соответствующей клинической картины и присутствию в образце ДНК микобактерий туберкулезного комплекса), для персонализированного назначения спектра эффективных химиопрепаратов, для которых было показано отсутствие генетических детерминант устойчивости, для выявления клинически значимых генотипов возбудителя, например Beijing и Beijing B0, характеризующихся повышенной вирулентностью и трансмиссивностью, и, наконец, для эпидемиологического генотипирования, включающего определение наиболее распространенных на территории РФ генотипов Haarlem, LAM, Ural, Beijing, Beijing B0.The results can be used to confirm the clinical diagnosis of tuberculosis (if there is an appropriate clinical picture and the presence of the tuberculosis complex mycobacteria in the DNA sample), for personalized prescribing of a spectrum of effective chemotherapeutic agents, for which the absence of genetic resistance determinants was shown, to identify clinically significant pathogen genotypes for example, Beijing and Beijing B0, characterized by increased virulence and transmissibility, and, finally, for the epidemic biological genotyping, including the determination of the most common genotypes in the Russian Federation, Haarlem, LAM, Ural, Beijing, Beijing B0.
Далее изобретение будет проиллюстрировано примерами, которые предназначены для обеспечения лучшего понимания сущности заявленного изобретения, но не должны рассматриваться как ограничивающие данное изобретение.The invention will now be illustrated by examples, which are intended to provide a better understanding of the essence of the claimed invention, but should not be construed as limiting the invention.
ПримерыExamples
Пример 1. Обработка клинического образца и выделение ДНК. Проведение мультиплексной ПЦР и гибридизации на олигонуклеотидном микрочипе. Регистрация и интепретация результатов гибридизации.Example 1. Treatment of a clinical sample and DNA isolation. Conducting multiplex PCR and hybridization on an oligonucleotide microchip. Registration and interpretation of hybridization results.
Обработка клинического образца и выделение ДНК.Clinical sample processing and DNA isolation.
1. Клинический образец (мокрота, экссудат, смыв, бронхоальвеолярный лаваж, кровь и т.д.) смешивали в соотношении 1:1 по объему со свежеприготовленным 0,5% раствором N-ацетил-L-цистеина (NALC) в 2% NaOH. Образец тщательно перемешивали на вортексе и выдерживали при комнатной температуре в течение 20 мин. К образцу добавляли фосфатный буфер рН 6,8 в соотношении 1:5 по объему и центрифугировали в течение 30 мин при 3000 об/мин. При использовании спинномозговой жидкости проводили предварительное центрифугирование в течение 10 мин при 10000 об/мин. При анализе крови предварительно выделяли лимфоцитарную фракцию по общепринятой методике с использованием фиколла. Дальнейшая обработка образцов проводилась одинаково.1. A clinical sample (sputum, exudate, flush, bronchoalveolar lavage, blood, etc.) was mixed in a 1: 1 ratio by volume with a freshly prepared 0.5% solution of N-acetyl-L-cysteine (NALC) in 2% NaOH . The sample was thoroughly mixed on a vortex and kept at room temperature for 20 minutes. A pH of 6.8 phosphate buffer was added to the sample in a ratio of 1: 5 by volume and centrifuged for 30 min at 3000 rpm. When using cerebrospinal fluid, preliminary centrifugation was performed for 10 min at 10,000 rpm. During blood analysis, the lymphocyte fraction was preliminarily isolated according to the generally accepted method using ficoll. Further processing of the samples was carried out identically.
2. Осадок клеток суспендировали в 1,5 мл ТЕ буфера (10 мМ Трис-HCl, 1 мМ ЭДТА), рН 8,0 и осаждали при 3000 об/мин в течение 30 мин. Отмывку повторяли еще раз. 2. Cell pellet was suspended in 1.5 ml of TE buffer (10 mM Tris-HCl, 1 mM EDTA), pH 8.0, and precipitated at 3000 rpm for 30 minutes. The washing was repeated once more.
3. К полученному осадку добавляли 30 мкл ТЕ буфера, рН 8,0, содержавшего 1% (об./об.) Тритон Х-100 и выдерживали в сухом термостате при 95°C в течение 30 мин.3. To the resulting precipitate was added 30 μl of TE buffer, pH 8.0, containing 1% (vol./about.) Triton X-100 and kept in a dry thermostat at 95 ° C for 30 minutes.
4. Образец центрифугировали при 10000 об/мин в течение 10 мин.4. The sample was centrifuged at 10,000 rpm for 10 minutes.
5. Дальнейшую очистку ДНК проводили с использованием набора «ПРОБА-НК» (ООО «НПО «ДНК-Технология») согласно инструкции производителя. Полученный раствор ДНК в объеме 50 мкл пригоден для проведения мультиплексной ПЦР.5. Further DNA purification was performed using the PROBA-NK kit (NPO DNA-Technology LLC) according to the manufacturer's instructions. The resulting DNA solution in a volume of 50 μl is suitable for multiplex PCR.
Проведение мультиплексной ПЦР.Carrying out multiplex PCR.
Для каждого анализируемого образца готовили 2 стерильные пробирки вместимостью 0,2 мл для проведения ПЦР, маркируя их «N1» и «N2», где N - номер анализируемого образца.For each analyzed sample, 2 sterile tubes with a capacity of 0.2 ml were prepared for PCR, labeling them as "N 1 " and "N 2 ", where N is the number of the analyzed sample.
Состав ПЦР-смеси в пробирке N1 The composition of the PCR mixture in vitro N 1
- 1Х ПЦР-буфер для HS Taq ДНК полимеразы (ЗАО «Евроген», Россия»);- 1X PCR buffer for HS Taq DNA polymerase (ZAO Evrogen, Russia ");
- 200 мкM каждого dATP, dCTP, dGTP, dUTP (Евроген);- 200 μM of each dATP, dCTP, dGTP, dUTP (Eurogen);
- 1 мкм флуоресцентного субстрата IMD515-dUTP (ООО «БИОЧИП-ИМБ», Россия)- 1 μm of a fluorescent substrate IMD515-dUTP (LLC BIOCHIP-IMB, Russia)
- Смесь праймеров ПР-1. Последовательности праймеров и их концентрации в смеси ПР-1 представлены в Таблице 1.- A mixture of primers PR-1. The sequence of the primers and their concentration in a mixture of PR-1 are presented in Table 1.
- 5 ед. HS Taq ДНК полимеразы (ЗАО «Евроген», Россия»);- 5 units HS Taq DNA polymerase (ZAO Eurogen, Russia ");
Состав ПЦР-смеси в пробирке N2 The composition of the PCR mixture in vitro N 2
- 1Х ПЦР-буфер для HS Taq ДНК полимеразы (ЗАО «Евроген», Россия»);- 1X PCR buffer for HS Taq DNA polymerase (ZAO Evrogen, Russia ");
- 200 мкM каждого dATP, dCTP, dGTP, dUTP (Евроген);- 200 μM of each dATP, dCTP, dGTP, dUTP (Eurogen);
- 1 мкм флуоресцентного субстрата IMD515-dUTP (ООО «БИОЧИП-ИМБ», Россия)- 1 μm of a fluorescent substrate IMD515-dUTP (LLC BIOCHIP-IMB, Russia)
- Смесь праймеров ПР-2. Последовательности праймеров и их концентрации в смеси ПР-2 представлены в Таблице 1.- A mixture of primers PR-2. The sequence of the primers and their concentration in a mixture of PR-2 are presented in Table 1.
- 5 ед. HS Taq ДНК полимеразы (ЗАО «Евроген», Россия»);- 5 units HS Taq DNA polymerase (ZAO Eurogen, Russia ");
В 30 мкл ПЦР-смесей N1 и N2 вносили 3 мкл раствора ДНК, полученного в п.5 процедуры обработки клинического образца и выделения ДНК.In 30 μl of PCR mixtures N 1 and
Мультиплексную ПЦР проводили на программируемом термостате S1000 (Bio-Rad, CША) согласно температурному режиму, приведенному в Таблице 2.Multiplex PCR was performed on a S1000 programmable thermostat (Bio-Rad, USA) according to the temperature regime shown in Table 2.
Проведение гибридизации и отмывки на биочипе.Hybridization and washing on a biochip.
В пробирку объемом 0,5 мл вносили 7,5 мкл гибридизационного буфера (1,5М гуанидинтиоцианата, 75 мМ буфера HEPES рН 7,5, 7,5 мМ ЭДТА). Вносили 17,5 мкл реакционной смеси из пробирки N1, затем 5 мкл из пробирки с индексом N2 после стадии ПЦР. Полученную смесь перемешивали на вортексе, капли собирали центрифугированием в течение 10 с при 1000 g.7.5 μl of hybridization buffer (1.5 M guanidine thiocyanate, 75 mM HEPES pH 7.5, 7.5 mM EDTA) was added to a 0.5 ml tube. Contributed 17.5 μl of the reaction mixture from tube No. 1 , then 5 μl from a tube with index N 2 after the PCR stage. The resulting mixture was vortexed, drops were collected by centrifugation for 10 s at 1000 g.
30 мкл полученной гибридизационной смеси вносили в одно из отверстий реакционной камеры биочипа.30 μl of the obtained hybridization mixture was introduced into one of the openings of the biochip reaction chamber.
Гибридизацию проводили при 37°C в течение 6-12 часов. По окончании гибридизации биочип трижды промывали дистиллированной водой при 37°C, снимали гибридизационную камеру и высушивали биочип в потоке воздуха.Hybridization was carried out at 37 ° C for 6-12 hours. After hybridization, the biochip was washed three times with distilled water at 37 ° C, the hybridization chamber was removed and the biochip was dried in an air stream.
Регистрация и интерпретация результатов гибридизации.Registration and interpretation of hybridization results.
Регистрацию флуоресцентного изображения микрочипа выполняли на универсальном аппаратно-программном комплексе (УАПК) (ООО «БИОЧИП-ИМБ», Россия) для анализа биологических микрочипов с использованием специализированного программного обеспечения ′ImageWare®′ (ООО «БИОЧИП-ИМБ»).The fluorescence image of the microchip was recorded on a universal hardware-software complex (UAPK) (BIOCHIP-IMB LLC, Russia) for the analysis of biological microchips using the specialized ImageWare® software (BIOCHIP-IMB LLC).
Интерпретацию результатов проводили согласно приведенному выше алгоритму, реализованному в модуле программного обеспечения для анализа флуоресцентных изображений микрочипов ′Imageware®′.Interpretation of the results was carried out according to the above algorithm, implemented in the software module for the analysis of fluorescence images of Imageware® microarrays.
Пример 2. Олигонуклеотидный микрочип для выявления ДНК возбудителя туберкулеза с одновременным установлением генотипа возбудителя и определением генетических детерминант устойчивости к рифампицину, изониазиду, фторхинолонам, амингликозидам, капреомицину, этамбутолу.Example 2. An oligonucleotide microchip for detecting the DNA of the tuberculosis pathogen with the simultaneous establishment of the pathogen genotype and determination of the genetic determinants of resistance to rifampicin, isoniazid, fluoroquinolones, aminglicosides, capreomycin, ethambutol.
Синтез олигонуклеотидов проводили на автоматическом синтезаторе ABI-394 DNA/RNA synthesizer («Applied Biosystems», США) с использованием стандартного фосфорамидитного метода и очищали методом обращенно-фазовой ВЭЖХ (комплекс «Gilson», Франция). Олигонуклеотиды для иммобилизации в элементах микрочипа содержали спейсер со свободной аминогруппой, введенной в процессе синтеза с использованием 5′-Amino-Modifier C6 («Glen Research», США). The oligonucleotides were synthesized using an ABI-394 DNA / RNA synthesizer (Applied Biosystems, USA) using the standard phosphoramidite method and purified by reverse phase HPLC (Gilson complex, France). Oligonucleotides for immobilization in the elements of the microchip contained a spacer with a free amino group introduced during the synthesis using 5′-Amino-Modifier C6 (Glen Research, USA).
Иммобилизацию олигонуклеотидов на подложке биочипа в формате предметного стекла проводили, как было описано ранее (Pan'kov SV, Chechetkin VR, Somova OG, Antonova OV, Moiseeva OV, Prokopenko DV, Yurasov RA, Gryadunov DA, Chudinov AV. Kinetic effects on signal normalization in oligonucleotide microchips with labeled immobilized probes. Journal of Biomolecular Structure and Dynamics. 2009 27(2):235-44).The oligonucleotides were immobilized on a biochip substrate in a glass slide format as described previously (Pan'kov SV, Chechetkin VR, Somova OG, Antonova OV, Moiseeva OV, Prokopenko DV, Yurasov RA, Gryadunov DA, Chudinov AV. Kinetic effects on signal normalization in oligonucleotide microchips with labeled immobilized probes. Journal of Biomolecular Structure and Dynamics. 2009 27 (2): 235-44).
Схема биочипа представлена на Фиг. 1. содержал 203 гелевых элемента, включая 193 ячейки с иммобилизованными олигонуклеотидами, 7 ячеек пустого геля с индексом '0', выполняющих роль отрицательного контроля и необходимых для вычисления фонового флуоресцентного сигнала и 3 ячейки с индексом «M», содержащие ковалентно связанный флуоресцентный краситель и использующиеся для автоматического вычисления интенсивности флуоресценции ячеек биочипа после гибридизации.A biochip diagram is shown in FIG. 1. contained 203 gel elements, including 193 cells with immobilized oligonucleotides, 7 empty gel cells with an index of '0', acting as a negative control and necessary to calculate the background fluorescent signal, and 3 cells with an index of 'M' containing a covalently bound fluorescent dye and used to automatically calculate the fluorescence intensity of biochip cells after hybridization.
Биочип позволяет идентифицировать ДНК микобактерий туберкулезного комплекса (олигонуклеотид в ячейке IS), устанавливать принадлежность к Евро-Американской линии и определять генотипы Haarlem, LAM, Ural, Beijing, Beijing B0, и выявлять, суммарно, 120 генетических детерминант лекарственной устойчивости, в том числе:The biochip allows you to identify the DNA of Mycobacterium tuberculosis complex (oligonucleotide in the IS cell), establish affiliation with the Euro-American line and determine the genotypes of Haarlem, LAM, Ural, Beijing, Beijing B0, and identify a total of 120 genetic determinants of drug resistance, including:
- 28 мутаций в гене rpoB, ответственных за устойчивость к рифампицину;- 28 mutations in the rpoB gene responsible for rifampicin resistance;
- 11 мутаций в гене katG, 5 мутаций в гене inhA, 5 мутаций в гене ahpC, приводящих к устойчивости к изониазиду;- 11 mutations in the katG gene, 5 mutations in the inhA gene, 5 mutations in the ahpC gene, leading to isoniazid resistance;
- 15 мутаций в гене gyrA, 23 мутации в гене gyrB, ответственных за устойчивость к фторхинолонам;- 15 mutations in the gyrA gene, 23 mutations in the gyrB gene, responsible for resistance to fluoroquinolones;
- 4 мутации в гене rrs, 6 мутаций в гене eis, приводящих к устойчивости к канамицину, амикацину и капреомицину;- 4 mutations in the rrs gene, 6 mutations in the eis gene, leading to resistance to kanamycin, amikacin and capreomycin;
- 23 мутации в гене embB, ответственные за устойчивость к этамбутолу.- 23 mutations in the embB gene responsible for resistance to ethambutol.
Ячейки, содержащие олигонуклеотиды для выявления детерминант лекарственной устойчивости, объединены в группы, соответствующие вариабельным аминокислотным остаткам или нуклеотидам в регуляторных областях генов. В каждой из групп присутствует элемент, содержащий олигонуклеотид, способный формировать совершенный гибридизационный дуплекс с ДНК, не имеющей мутаций (т.е. с ДНК дикого типа (WT)), в позициях, соответствующих следующим аминокислотным остаткам или нуклеотидам в регуляторных областях генов (такие ячейки обведены толстой линией на Фиг.1). Остальные ячейки в группе содержат зонды, специфичные к различным мутациям, приводящим к замене аминокислоты или нуклеотида. Такие зонды формируют несовершенные гибридизационные дуплексы с ДНК дикого типа. Cells containing oligonucleotides for identifying the determinants of drug resistance are combined into groups corresponding to variable amino acid residues or nucleotides in the regulatory regions of genes. In each group, there is an element containing an oligonucleotide capable of forming a perfect hybridization duplex with DNA without mutations (i.e., wild-type (WT) DNA) at positions corresponding to the following amino acid residues or nucleotides in the regulatory regions of genes (such the cells are surrounded by a thick line in FIG. 1). The remaining cells in the group contain probes specific for various mutations leading to the replacement of an amino acid or nucleotide. Such probes form imperfect hybridization duplexes with wild-type DNA.
Перечень последовательностей олигонуклеотидов, иммобилизованных на биочипе, приведен в Таблице 3.The list of oligonucleotide sequences immobilized on a biochip is shown in Table 3.
Пример 3. Анализ лабораторного штамма M. tuberculosis H37Rv, чувствительного к рифампицину, изониазиду, фторхинолонам, канамицину, амикацину/капреомицину, этамбутолу.Example 3. Analysis of a laboratory strain of M. tuberculosis H37Rv sensitive to rifampicin, isoniazid, fluoroquinolones, kanamycin, amikacin / capreomycin, ethambutol.
Обработку культуры штамма M.tuberculosis H37Rv, выделение ДНК проводили, амплификацию исследуемых фрагментов микобактериального генома и гибридизацию на биочипе проводили согласно описанию в Примере 1.Processing the culture of the strain M. tuberculosis H37Rv, DNA extraction was performed, amplification of the studied fragments of the mycobacterial genome and hybridization on the biochip were performed as described in Example 1.
Результаты гибридизации приведены на Фиг. 2.The hybridization results are shown in FIG. 2.
Согласно алгоритму обработки результатов гибридизации, значение сигнала в ячейке IS превосходило средний фоновый сигнал более, чем в 4 раза. Следовательно, в данном образце установлено наличие ДНК микобактерий туберкулезного комплекса.According to the algorithm for processing the results of hybridization, the signal value in the IS cell exceeded the average background signal by more than 4 times. Therefore, the presence of mycobacterium tuberculosis complex DNA was found in this sample.
Анализ группы ячеек, с зондами, специфичными к полиморфизму Rv0557, показал наличие дикого типа, что означает, что штамм принадлежит к Евро-Американской линии. Анализ ячеек с зондами, специфичными к полиморфизмам Rv0557_455, Rv0129c, Rv1811, показал наличие дикого типа. Таким образом, для данного штамма установить генотип не удалось, что соответствует истине, поскольку штамм H37Rv является лабораторным и образует отдельную филогенетическую ветвь.An analysis of a group of cells with probes specific for Rv0557 polymorphism revealed the presence of the wild type, which means that the strain belongs to the Euro-American line. Analysis of cells with probes specific for Rv0557_455, Rv0129c, Rv1811 polymorphisms showed the presence of the wild type. Thus, it was not possible to establish the genotype for this strain, which is true, since the H37Rv strain is laboratory and forms a separate phylogenetic branch.
Анализ групп ячеек с зондами, специфичными к детерминантам устойчивости, показал, что в каждой группе совершенный гибридизационный дуплекс зарегистрирован в ячейке, соответствующей дикому типу. Таким образом, ни в одном из исследуемых фрагментов генома M. tuberculosis H37Rv мутации обнаружены не были, что означает чувствительность данного штамма к рифампицину, изониазиду, фторхинолонам, канамицину, амикацину, капреомицину, этамбутолу. Данный результат совпадает с микробиологическими данными о лекарственной чувствительности штамма M. tuberculosis H37Rv.An analysis of groups of cells with probes specific for resistance determinants showed that in each group a perfect hybridization duplex was registered in a cell corresponding to the wild type. Thus, no mutations were detected in any of the studied fragments of the M. tuberculosis H37Rv genome, which means the sensitivity of this strain to rifampicin, isoniazid, fluoroquinolones, kanamycin, amikacin, capreomycin, ethambutol. This result coincides with the microbiological data on the drug sensitivity of the M. tuberculosis H37Rv strain.
Пример 4. Анализ клинического образца, содержащего штамм M. tuberculosis генотипа Ural, обладающий устойчивостью к изониазиду.Example 4. Analysis of a clinical sample containing a strain of M. tuberculosis of the Ural genotype, which is resistant to isoniazid.
Клинический образец (мокрота), полученный от пациента, с подтвержденным микроскопией наличием кислотоустойчивых бактерий (БК+), был разделен на 2 части, одна из которых после деконтаминации (N-ацетил-L-цистеин и NaOH) и нейтрализации была передана для микробиологических исследований. Идентификацию микобактерий туберкулезного комплекса проводили по результатам биохимических тестов (Kent PT, Kubica GP. Public health mycobacteriology. A guide for level III laboratory. Atlanta, GA: Centers for Disease Control and Prevention, 1985). Тесты на устойчивость к рифампицину, изониазиду, фторхинолонам, канамицину, амикацину, капреомицину, этамбутиолу проводили с использованием автоматизированной системы Bactec MGIT 960 (Becton Dickinson, США). Вторую часть образца мокроты анализировали согласно изобретению, как описано в Примерeх 1 и 2.A clinical specimen (sputum) obtained from a patient with microscopic evidence of acid-resistant bacteria (BK +) was divided into 2 parts, one of which, after decontamination (N-acetyl-L-cysteine and NaOH) and neutralization, was transferred for microbiological studies . Mycobacterium tuberculosis complex was identified by biochemical tests (Kent PT, Kubica GP. Public health mycobacteriology. A guide for level III laboratory. Atlanta, GA: Centers for Disease Control and Prevention, 1985). Tests for resistance to rifampicin, isoniazid, fluoroquinolones, kanamycin, amikacin, capreomycin, ethambutiol were carried out using the Bactec MGIT 960 automated system (Becton Dickinson, USA). The second part of the sputum sample was analyzed according to the invention, as described in Examples 1 and 2.
На Фиг. 3 представлен результат анализа ДНК, выделенной из данного клинического образца, и исследованной согласно изобретению.In FIG. 3 shows the result of a DNA analysis isolated from a given clinical sample and investigated according to the invention.
Согласно алгоритму обработки результатов гибридизации, значение сигнала в ячейке IS превосходило средний фоновый сигнал более, чем в 4 раза. Следовательно, в данном образце установлено наличие ДНК микобактерий туберкулезного комплекса.According to the algorithm for processing the results of hybridization, the signal value in the IS cell exceeded the average background signal by more than 4 times. Therefore, the presence of mycobacterium tuberculosis complex DNA was found in this sample.
Анализ группы ячеек, с зондами, специфичными к полиморфизму Rv0557, показал наличие дикого типа, что означает, что штамм принадлежит к Евро-Американской линии. Анализ группы ячеек с зондами, специфичными к полиморфизму Rv1811 (обведены пунктирной линией), показал наличие замены Rv1811_12G>A. Таким образом, генотип данного штамма был определен как Ural.An analysis of a group of cells with probes specific for Rv0557 polymorphism revealed the presence of the wild type, which means that the strain belongs to the Euro-American line. An analysis of a group of cells with probes specific for Rv1811 polymorphism (circled by a dashed line) showed the presence of a substitution Rv1811_12G> A. Thus, the genotype of this strain was identified as Ural.
Анализ групп ячеек с зондами, специфичными к детерминантам устойчивости, показал, что в каждой группе ячеек, соответствующих вариабельной аминокислоте 315 в гене katG, совершенный гибридизационный дуплекс зарегистрирован в ячейке, соответствующей мутации Ser 315>Thr (вариант 1). Следовательно ДНК данного штамма содержит такую мутацию и штамм является устойчивым к изониазиду. В других группах ячеек совершенные гибридизационные дуплексы были зарегистрированы только в ячейках, соответствующих дикому типу. Таким образом, ни в одном из исследуемых фрагментов генов rpoB, gyrA, gyrB, eis, rrs, embB данного штамма мутации обнаружены не были, что означает чувствительность данного штамма к рифампицину, фторхинолонам, канамицину, амикацину, капреомицину, этамбутолу.An analysis of groups of cells with probes specific for resistance determinants showed that in each group of cells corresponding to variable amino acid 315 in the katG gene, a perfect hybridization duplex was registered in the cell corresponding to the mutation Ser 315> Thr (option 1). Therefore, the DNA of this strain contains such a mutation and the strain is resistant to isoniazid. In other groups of cells, perfect hybridization duplexes were registered only in cells corresponding to the wild type. Thus, no mutations were detected in any of the studied fragments of the rpoB, gyrA, gyrB, eis, rrs, embB genes of this strain, which means the sensitivity of this strain to rifampicin, fluoroquinolones, kanamycin, amikacin, capreomycin, ethambutol.
Микробиологическими и бихимическими тестами было подтверждено наличие в мокроте M. tuberculosis. Устойчивость к изониазиду была подтверждена культурально ростом на соответствующей специфической среде с изониазидом, при отсутствии роста на средах с другими препаратами. Таким образом, культуральный способ зафиксировал наличие в клиническом образце штамма M.tuberculosis, монорезистентного по изониазиду, что полностью совпадает с результатами, полученными способом настоящего изобретения.Microbiological and biochemical tests confirmed the presence of M. tuberculosis in sputum. Resistance to isoniazid was confirmed by culture growth on the corresponding specific medium with isoniazid, in the absence of growth on media with other drugs. Thus, the culture method recorded the presence in the clinical sample of a strain of M. tuberculosis that is isoniazide monoresistant, which completely coincides with the results obtained by the method of the present invention.
Пример 5. Анализ клинического образца, содержащего штамм M. tuberculosis генотипа Beijing B0/W148, обладающий устойчивостью к рифампицину, изониазиду, этамбутолу.Example 5. Analysis of a clinical sample containing a strain of M. tuberculosis genotype Beijing B0 / W148, which is resistant to rifampicin, isoniazid, ethambutol.
Клинический образец (бронхоальвеолярный лаваж), полученный от пациента, с подтвержденным микроскопией наличием кислотоустойчивых бактерий (БК+), был разделен на 2 части, одна из которых после деконтаминации (N-ацетил-L-цистеин и NaOH) и нейтрализации была передана для микробиологических исследований. Идентификацию микобактерий туберкулезного комплекса проводили по результатам биохимических тестов (Kent PT, Kubica GP. Public health mycobacteriology. A guide for level III laboratory. Atlanta, GA: Centers for Disease Control and Prevention, 1985). Тесты на устойчивость к рифампицину, изониазиду, фторхинолонам, канамицину, амикацину, капреомицину, этамбутиолу проводили с использованием автоматизированной системы Bactec MGIT 960 (Becton Dickinson, США). Вторую часть образца мокроты анализировали согласно изобретению, как описано в Примерeх 1 и 2.A clinical sample (bronchoalveolar lavage) obtained from a patient with microscopic evidence of acid-resistant bacteria (BK +) was divided into 2 parts, one of which, after decontamination (N-acetyl-L-cysteine and NaOH) and neutralization, was transferred for microbiological research. Mycobacterium tuberculosis complex was identified by biochemical tests (Kent PT, Kubica GP. Public health mycobacteriology. A guide for level III laboratory. Atlanta, GA: Centers for Disease Control and Prevention, 1985). Tests for resistance to rifampicin, isoniazid, fluoroquinolones, kanamycin, amikacin, capreomycin, ethambutiol were carried out using the Bactec MGIT 960 automated system (Becton Dickinson, USA). The second part of the sputum sample was analyzed according to the invention, as described in Examples 1 and 2.
На Фиг. 4 представлен результат анализа ДНК, выделенной из данного клинического образца, и исследованной согласно изобретению.In FIG. 4 shows the result of analysis of DNA isolated from a given clinical sample and investigated according to the invention.
Согласно алгоритму обработки результатов гибридизации, значение сигнала в ячейке IS превосходило средний фоновый сигнал более, чем в 4 раза. Следовательно, в данном образце установлено наличие ДНК микобактерий туберкулезного комплекса.According to the algorithm for processing the results of hybridization, the signal value in the IS cell exceeded the average background signal by more than 4 times. Therefore, the presence of mycobacterium tuberculosis complex DNA was found in this sample.
Анализ группы ячеек, с зондами, специфичными к полиморфизму Rv0557 (обведены пунктирной линией), показал наличие полиморфизма Rv0557_321T>C, что означает, что штамм не принадлежит к Евро-Американской линии. Анализ группы ячеек с зондами, специфичными к полиморфизму Rv2629 (обведены пунктирной линией), показал, что данный штамм принадлежит к семейству Beijing. Установленный полиморфизм Rv0118c_G>T в гене oxcA (ячейки обведены пунктирной линией) позволил отнести данный штамм к генотипу Beijing B0/W148.An analysis of a group of cells with probes specific for Rv0557 polymorphism (circled by a dashed line) showed the presence of Rv0557_321T> C polymorphism, which means that the strain does not belong to the Euro-American line. An analysis of a group of cells with probes specific for Rv2629 polymorphism (circled by a dashed line) showed that this strain belongs to the Beijing family. The established polymorphism Rv0118c_G> T in the oxcA gene (cells are surrounded by a dashed line) made it possible to attribute this strain to the Beijing B0 / W148 genotype.
Анализ групп ячеек с зондами, специфичными к детерминантам устойчивости, позволил выявить мутацию Ser531>Leu в гене rpoB (стрелка 1 на Фиг. 4), приводящую к устойчивости к рифампицину; мутацию Ser315>Thr (вариант 2) в гене katG (стрелка 2), приводящую к устойчивости к изониазиду; мутацию Met 306> Ile (вариант 1) в гене embB (стрелка 3), ассоциированную с устойчивостью к этамбутолу. В других группах ячеек совершенные гибридизационные дуплексы были зарегистрированы только в ячейках, соответствующих дикому типу. Таким образом, ни в одном из исследуемых фрагментов генов gyrA, gyrB, eis, rrs данного штамма мутации обнаружены не были, что означает чувствительность данного штамма к фторхинолонам и канамицину, амикацину/капреомицину.An analysis of cell groups with probes specific for resistance determinants revealed the mutation Ser531> Leu in the rpoB gene (arrow 1 in Fig. 4), leading to rifampicin resistance; mutation Ser315> Thr (option 2) in the katG gene (arrow 2), leading to isoniazid resistance; mutation Met 306> Ile (option 1) in the embB gene (arrow 3), associated with resistance to ethambutol. In other groups of cells, perfect hybridization duplexes were registered only in cells corresponding to the wild type. Thus, no mutations were detected in any of the studied fragments of the genes gyrA, gyrB, eis, rrs of this strain, which means the sensitivity of this strain to fluoroquinolones and kanamycin, amikacin / capreomycin.
Микробиологическими и бихимическими тестами было подтверждено наличие в клиническом образце M. tuberculosis. Устойчивость к рифампицину, изониазиду, этамбутолу была подтверждена культурально ростом на специфических средах с соответствующими химиопрепаратами, при отсутствии роста на средах с фторхинолонами, канамицину, амикацинуи и капреомицином. Таким образом, культуральный способ зафиксировал наличие в клиническом образце штамма M. tuberculosis, обладающего множественной лекарственной устойчивостью (к рифампицину и изониазиду) и дополнительно устойчивостью к этамбутолу, что полностью совпадает с результатами, полученными способом настоящего изобретения.Microbiological and biochemical tests confirmed the presence of M. tuberculosis in a clinical sample. Resistance to rifampicin, isoniazid, ethambutol was confirmed by culture growth on specific media with the appropriate chemotherapy, in the absence of growth on media with fluoroquinolones, kanamycin, amikacinui and capreomycin. Thus, the culture method recorded the presence in the clinical sample of a strain of M. tuberculosis that has multidrug resistance (to rifampicin and isoniazid) and is additionally resistant to ethambutol, which completely coincides with the results obtained by the method of the present invention.
Пример 6. Анализ клинического образца, содержащего штамм M. tuberculosis генотипа Beijing, обладающий устойчивостью к рифампицину, изониазиду, фторхинолонам, канамицину, амикацину/капреомицину и этамбутолу.Example 6. Analysis of a clinical sample containing a strain of M. tuberculosis of the Beijing genotype, which is resistant to rifampicin, isoniazid, fluoroquinolones, kanamycin, amikacin / capreomycin and ethambutol.
Клинический образец (кровь), полученный от пациента, с подтвержденным микроскопией наличием кислотоустойчивых бактерий (БК+), был разделен на 2 части, одна из которых после деконтаминации (N-ацетил-L-цистеин и NaOH) и нейтрализации была передана для микробиологических исследований. Идентификацию микобактерий туберкулезного комплекса проводили по результатам биохимических тестов (Kent PT, Kubica GP. Public health mycobacteriology. A guide for level III laboratory. Atlanta, GA: Centers for Disease Control and Prevention, 1985). Тесты на устойчивость к рифампицину, изониазиду, фторхинолонам, канамицину, амикацину, капреомицину, этамбутиолу проводили с использованием автоматизированной системы Bactec MGIT 960 (Becton Dickinson, США). Вторую часть образца мокроты анализировали согласно изобретению, как описано в Примерах 1 и 2.The clinical sample (blood) obtained from the patient, with the presence of acid-resistant bacteria (BK +) confirmed by microscopy, was divided into 2 parts, one of which, after decontamination (N-acetyl-L-cysteine and NaOH) and neutralization, was transferred for microbiological studies . Mycobacterium tuberculosis complex was identified by biochemical tests (Kent PT, Kubica GP. Public health mycobacteriology. A guide for level III laboratory. Atlanta, GA: Centers for Disease Control and Prevention, 1985). Tests for resistance to rifampicin, isoniazid, fluoroquinolones, kanamycin, amikacin, capreomycin, ethambutiol were carried out using the Bactec MGIT 960 automated system (Becton Dickinson, USA). The second part of the sputum sample was analyzed according to the invention, as described in Examples 1 and 2.
На Фиг. 5 представлен результат анализа ДНК, выделенной из данного клинического образца, и исследованной согласно изобретению.In FIG. 5 shows the result of a DNA analysis isolated from a given clinical sample and investigated according to the invention.
Согласно алгоритму обработки результатов гибридизации, значение сигнала в ячейке IS превосходило средний фоновый сигнал более, чем в 4 раза. Следовательно, в данном образце установлено наличие ДНК микобактерий туберкулезного комплекса.According to the algorithm for processing the results of hybridization, the signal value in the IS cell exceeded the average background signal by more than 4 times. Therefore, the presence of mycobacterium tuberculosis complex DNA was found in this sample.
Анализ группы ячеек, с зондами, специфичными к полиморфизму Rv0557 (обведены пунктирной линией), показал наличие полиморфизма Rv0557_321T>C, что означает, что штамм не принадлежит к Евро-Американской линии. Анализ группы ячеек с зондами, специфичными к полиморфизму Rv2629 (обведены пунктирной линией), показал, что данный штамм принадлежит к семейству Beijing. An analysis of a group of cells with probes specific for Rv0557 polymorphism (circled by a dashed line) showed the presence of Rv0557_321T> C polymorphism, which means that the strain does not belong to the Euro-American line. An analysis of a group of cells with probes specific for Rv2629 polymorphism (circled by a dashed line) showed that this strain belongs to the Beijing family.
Анализ групп ячеек с зондами, специфичными к детерминантам устойчивости, позволил выявить мутацию Ser531>Leu в гене rpoB (стрелка 1 на Фиг.5), приводящую к устойчивости к рифампицину; мутацию Asp94>Ala в гене gyrA (стрелка 2), приводящую к устойчивости к фторхинолонам; мутацию Ser315>Arg (вариант 1) в гене katG (стрелка 3), приводящую к устойчивости к изониазиду; нуклеотидную замену g37>t в регуляторной области гена eis (стрелка 4), ассоциированную с устойчивостью к канамицину, амикацину; мутацию Asp 354>Ala в гене embB (стрелка 5), ассоциированную с устойчивостью к этамбутолу. Таким образом, в ДНК данного штамма были обнаружены детерминанты устойчивости по каждому из анализируемых препаратов.The analysis of cell groups with probes specific for resistance determinants revealed the mutation Ser531> Leu in the rpoB gene (arrow 1 in Figure 5), leading to rifampicin resistance; mutation Asp94> Ala in the gyrA gene (arrow 2), leading to resistance to fluoroquinolones; mutation Ser315> Arg (option 1) in the katG gene (arrow 3), leading to isoniazid resistance; nucleotide substitution g37> t in the regulatory region of the eis gene (arrow 4), associated with resistance to kanamycin, amikacin; mutation Asp 354> Ala in the embB gene (arrow 5), associated with resistance to ethambutol. Thus, the determinants of resistance for each of the analyzed drugs were found in the DNA of this strain.
Микробиологическими и бихимическими тестами было подтверждено наличие в крови M. tuberculosis. Устойчивость к рифампицину, изониазиду, фторхинолонам, канамицину, амикацину, капреомицину, этамбутолу была подтверждена культурально ростом на специфических средах с соответствующими химиопрепаратами. Таким образом, культуральный способ зафиксировал наличие в клиническом образце штамма M. tuberculosis, обладающего широкой лекарственной устойчивостью, что полностью совпадает с результатами, полученными способом настоящего изобретения.Microbiological and biochemical tests confirmed the presence of M. tuberculosis in the blood. Resistance to rifampicin, isoniazid, fluoroquinolones, kanamycin, amikacin, capreomycin, ethambutol was confirmed by cultural growth on specific media with the appropriate chemotherapeutic agents. Thus, the culture method recorded the presence in the clinical sample of a strain of M. tuberculosis with extensive drug resistance, which completely coincides with the results obtained by the method of the present invention.
Пример 7. Анализ клинического образца, содержащего штамм M. tuberculosis генотипа LAM, обладающего устойчивостью к рифампицину, изониазиду, фторхинолонам, канамицину, амикацину/капреомицину и этамбутолу.Example 7. Analysis of a clinical sample containing a strain of M. tuberculosis genotype LAM, which is resistant to rifampicin, isoniazid, fluoroquinolones, kanamycin, amikacin / capreomycin and ethambutol.
Клинический образец (мокрота), полученный от пациента, с подтвержденным микроскопией наличием кислотоустойчивых бактерий (БК+), был разделен на 2 части, одна из которых после деконтаминации (N-ацетил-L-цистеин и NaOH) и нейтрализации была передана для микробиологических исследований. Идентификацию микобактерий туберкулезного комплекса проводили по результатам биохимических тестов (Kent PT, Kubica GP. Public health mycobacteriology. A guide for level III laboratory. Atlanta, GA: Centers for Disease Control and Prevention, 1985). Тесты на устойчивость к рифампицину, изониазиду, фторхинолонам, канамицину, амикацину, капреомицину, этамбутиолу проводили с использованием автоматизированной системы Bactec MGIT 960 (Becton Dickinson, США). Вторую часть образца мокроты анализировали согласно изобретению, как описано в Примерeх 1 и 2.A clinical specimen (sputum) obtained from a patient with microscopic evidence of acid-resistant bacteria (BK +) was divided into 2 parts, one of which, after decontamination (N-acetyl-L-cysteine and NaOH) and neutralization, was transferred for microbiological studies . Mycobacterium tuberculosis complex was identified by biochemical tests (Kent PT, Kubica GP. Public health mycobacteriology. A guide for level III laboratory. Atlanta, GA: Centers for Disease Control and Prevention, 1985). Tests for resistance to rifampicin, isoniazid, fluoroquinolones, kanamycin, amikacin, capreomycin, ethambutiol were carried out using the Bactec MGIT 960 automated system (Becton Dickinson, USA). The second part of the sputum sample was analyzed according to the invention, as described in Examples 1 and 2.
На Фиг. 6 представлен результат анализа ДНК, выделенной из данного клинического образца, и исследованной согласно изобретению.In FIG. 6 shows the result of analysis of DNA isolated from a given clinical sample and investigated according to the invention.
Согласно алгоритму обработки результатов гибридизации, значение сигнала в ячейке IS превосходило средний фоновый сигнал более, чем в 4 раза. Следовательно, в данном образце установлено наличие ДНК микобактерий туберкулезного комплекса.According to the algorithm for processing the results of hybridization, the signal value in the IS cell exceeded the average background signal by more than 4 times. Therefore, the presence of mycobacterium tuberculosis complex DNA was found in this sample.
Анализ группы ячеек, с зондами, специфичными к полиморфизму Rv0557, показал наличие дикого типа по полиморфизму Rv0557_321, что означало принадлежность штамма к Евро-Американской линии. Анализ группы ячеек с зондами, специфичными к полиморфизму Rv0129c (обведены пунктирной линией), показал, что данный штамм принадлежит к семейству LAM. An analysis of the group of cells, with probes specific for Rv0557 polymorphism, showed the presence of the wild-type Rv0557_321 polymorphism, which meant the strain belonged to the Euro-American line. An analysis of a group of cells with probes specific for Rv0129c polymorphism (circled by a dashed line) showed that this strain belongs to the LAM family.
Анализ групп ячеек с зондами, специфичными к детерминантам устойчивости, позволил выявить мутацию Asp515>Val в гене rpoB (стрелка 1 на Фиг.6), приводящую к устойчивости к рифампицину; мутацию Ala90>Val в гене gyrA (стрелка 2), приводящую к устойчивости к фторхинолонам; нуклеотидную замену с15>t в регуляторной области гена inhA (стрелка 3) и мутацию Ser315>Thr (вариант 1) в гене katG (стрелка 4), приводящие к устойчивости к изониазиду; мутацию a1401>g в гене rrs (стрелка 5), приводящую к устойчивости к канамицину, амикацину и капреомицину; мутации Met306>Ile (вариант 1) и Gly406>Asp (стрелки 6 и 7, соответственно) в гене embB, ассоциированные с устойчивостью к этамбутолу. Таким образом, в ДНК данного штамма были обнаружены детерминанты устойчивости по каждому из анализируемых препаратов.The analysis of cell groups with probes specific for resistance determinants revealed the Asp515> Val mutation in the rpoB gene (arrow 1 in Fig. 6), leading to rifampicin resistance; mutation Ala90> Val in the gyrA gene (arrow 2), leading to resistance to fluoroquinolones; c15> t nucleotide substitution in the regulatory region of the inhA gene (arrow 3) and the Ser315> Thr mutation (option 1) in the katG gene (arrow 4), leading to isoniazid resistance; mutation a1401> g in the rrs gene (arrow 5), leading to resistance to kanamycin, amikacin and capreomycin; mutations Met306> Ile (option 1) and Gly406> Asp (
Микробиологическими и бихимическими тестами было подтверждено наличие в мокроте M. tuberculosis. Устойчивость к рифампицину, изониазиду, фторхинолонам, канамицину, амикацину, капреомицину, этамбутолу была подтверждена культурально ростом на специфических средах с соответствующими химиопрепаратами. Таким образом, культуральный способ зафиксировал наличие в клиническом образце штамма M. tuberculosis, обладающего широкой лекарственной устойчивостью, что полностью совпадает с результатами, полученными способом настоящего изобретения.Microbiological and biochemical tests confirmed the presence of M. tuberculosis in sputum. Resistance to rifampicin, isoniazid, fluoroquinolones, kanamycin, amikacin, capreomycin, ethambutol was confirmed by cultural growth on specific media with the appropriate chemotherapeutic agents. Thus, the culture method recorded the presence in the clinical sample of a strain of M. tuberculosis with extensive drug resistance, which completely coincides with the results obtained by the method of the present invention.
Пример 8. Анализ клинического образца, не содержащего микобактерий туберкулезного комплекса.Example 8. Analysis of a clinical sample not containing mycobacterium tuberculosis complex.
Клинический образец (экссудат), полученный от пациента, с подтвержденным микроскопией наличием кислотоустойчивых бактерий (БК+), был разделен на 2 части, одна из которых после деконтаминации (N-ацетил-L-цистеин и NaOH) и нейтрализации была передана для микробиологических исследований. Идентификацию микобактерий туберкулезного комплекса проводили по результатам биохимических тестов (Kent PT, Kubica GP. Public health mycobacteriology. A guide for level III laboratory. Atlanta, GA: Centers for Disease Control and Prevention, 1985). Тесты на устойчивость к рифампицину, изониазиду, фторхинолонам, канамицину, амикацину, капреомицину, этамбутиолу проводили с использованием автоматизированной системы Bactec MGIT 960 (Becton Dickinson, США). Вторую часть образца мокроты анализировали согласно изобретению, как описано в Примерeх 1 и 2.A clinical sample (exudate) obtained from a patient with microscopic evidence of acid-resistant bacteria (BK +) was divided into 2 parts, one of which, after decontamination (N-acetyl-L-cysteine and NaOH) and neutralization, was transferred for microbiological studies . Mycobacterium tuberculosis complex was identified by biochemical tests (Kent PT, Kubica GP. Public health mycobacteriology. A guide for level III laboratory. Atlanta, GA: Centers for Disease Control and Prevention, 1985). Tests for resistance to rifampicin, isoniazid, fluoroquinolones, kanamycin, amikacin, capreomycin, ethambutiol were carried out using the Bactec MGIT 960 automated system (Becton Dickinson, USA). The second part of the sputum sample was analyzed according to the invention, as described in Examples 1 and 2.
На Фиг. 7 представлен результат анализа ДНК, выделенной из данного клинического образца и исследованной согласно изобретению.In FIG. 7 shows the result of a DNA analysis isolated from a given clinical sample and investigated according to the invention.
Согласно алгоритму обработки результатов гибридизации значение сигнала в ячейке IS было близко к фоновому значению, т.е. превышало средний сигнал в ячейках пустого геля не более, чем на 20%. Таким образом, было установлено, что исследуемый образец не содержит ДНК микобактерий туберкулезного комплекса, а, следовательно, анализ по установлению генотипа и детерминант устойчивости не проводился.According to the algorithm for processing the results of hybridization, the signal value in the IS cell was close to the background value, i.e. exceeded the average signal in empty gel cells by no more than 20%. Thus, it was found that the test sample does not contain the DNA of the Mycobacterium tuberculosis complex, and, therefore, analysis to establish the genotype and determinants of resistance was not carried out.
Микробиологическими и бихимическими тестами было подтверждено наличие в клиническом образце M.avium, не принадлежащем к микобактериям туберкулезного комплекса. Таким образом, результаты, полученные способом настоящего изобретения и референсным методом, полностью совпали.Microbiological and biochemical tests confirmed the presence in the clinical sample of M.avium, not belonging to the mycobacterium tuberculosis complex. Thus, the results obtained by the method of the present invention and the reference method completely coincided.
Таким образом, представленное изобретение позволяет в короткие сроки выявлять ДНК возбудителя туберкулеза - микобактерий туберкулезного комплекса в клинических образцах, устанавливать генотип возбудителя и одновременно идентифицировать генетические детерминанты устойчивости к наиболее эффективным препаратам первого и второго ряда - рифампицину, изониазиду, фторхинолонам, канамицину, амикацину, капреомицину, этамбутолу. Способ данного изобретения выгодно отличается от существующих в настоящее время аналогов наибольшим числом одновременно выявляемых детерминант устойчивости, позволяя установить эффективные для каждого конкретного пациента противотуберкулезные препараты. В отличие от тест-систем на основе гидрогелевых биочипов предыдущего поколения, предложенный вариант одностадийной мультиплексной ПЦР существенно снижает вероятность кросс-контаминации и уменьшает время и трудозатраты при анализе. Выявление клинически значимых генотипов, особенно семейства Beijing, ассоциированных с повышенной вирулентностью и трансмиссивностью, позволит принять меры для предотвращения распространения таких штаммов. Настоящее изобретение позволяет также проводить эпидемиологическое генотипирование, устанавливая генотипы наиболее распространенных на территории РФ семейств.Thus, the presented invention allows to quickly identify the DNA of the causative agent of tuberculosis - mycobacterium tuberculosis complex in clinical samples, to establish the genotype of the pathogen and at the same time to identify the genetic determinants of resistance to the most effective drugs of the first and second row - rifampicin, isoniazid, fluoroquinolones, kanamycin, amikacin, capreomycin ethambutol. The method of the present invention compares favorably with existing analogues with the largest number of simultaneously determined determinants of resistance, making it possible to establish anti-TB drugs effective for each particular patient. Unlike test systems based on hydrogel biochips of the previous generation, the proposed option of a single-stage multiplex PCR significantly reduces the likelihood of cross-contamination and reduces the time and labor involved in the analysis. The identification of clinically significant genotypes, especially the Beijing family, associated with increased virulence and transmissibility, will allow measures to be taken to prevent the spread of such strains. The present invention also allows for epidemiological genotyping, establishing the genotypes of the most common families in the Russian Federation.
Хотя предпочтительные воплощения настоящего изобретения и их преимущества были подробно описаны выше, специалист в данной области сможет внести различные изменения, дополнения или, наоборот, что-то опустить, не выходя при этом за рамки данного изобретения, которые определяются прилагаемой ниже формулой изобретения.Although the preferred embodiments of the present invention and their advantages have been described in detail above, a person skilled in the art will be able to make various changes, additions, or, conversely, omit something, without going beyond the scope of this invention, which are defined by the appended claims.
Claims (9)
(а) - мультиплексную амплификацию генов rpoB, katG, inhA, ahpC, gyrA, gyrB, rrs, eis, embB, мобильного элемента IS6110, фрагментов микобактериального генома, содержащих генотип-специфичные однонуклеотидные полиморфизмы Rv0557, Rv0129c, Rv1811, Rv2629, Rv0118c, с одновременным флуоресцентным маркированием при использовании геномной ДНК микобактерий туберкулезного комплекса в качестве матрицы и набора праймеров, последовательности которых представлены SEQ ID NO: 1-36, с получением флуоресцентно-меченых фрагментов микобактериального генома;
(б) - обеспечение олигонуклеотидного микрочипа для идентификации ДНК микобактерий туберкулезного комплекса с одновременным установлением генотипов Beijing, Beijing ВО, LAM, Haarlem, Ural и определением мутаций, ответственных за устойчивость возбудителя туберкулеза к рифампицину, изониазиду, фторхинолонам, канамицину, амикацину, капреомицину, этамбутолу, представляющего собой подложку, содержащую множество дискретных элементов, в каждом из которых иммобилизован уникальный олигонуклеотидный зонд, имеющий последовательность, комплементарную последовательности одноцепочечного фрагмента, полученного на стадии (а), и выбранную из группы, включающей: а) соответствующие последовательности фрагмента мобильного элемента IS6110; б) соответствующие последовательности фрагмента, включающего полиморфизм Rv0557, характерный для Евро-Американской линии; в) соответствующие последовательности фрагмента, включающего полиморфизм Rv0557, характерный для генотипа Haarlem, при установленной принадлежности к Евро-Американской линии; г) соответствующие последовательности фрагмента, включающего полиморфизм Rv0129c, характерный для генотипа LAM, при установленной принадлежности к Евро-Американской линии; д) соответствующие последовательности фрагмента, включающего полиморфизм Rv1811, характерный для генотипа Ural, при установленной принадлежности к Евро-Американской линии; е) соответствующие последовательности фрагмента, включающего полиморфизм Rv2629, характерный для семейства Beijing, при отсутствии принадлежности к Евро-Американской линии; ж) соответствующие последовательности фрагмента, включающего полиморфизм Rv0118c в гене охсА, характерный для генотипа Beijing B0/W148 при установленном семействе Beijing; з) соответствующие последовательности фрагмента гена rpoB дикого типа; и) соответствующие последовательности фрагмента мутантного варианта гена rpoB, приводящего к устойчивости микроорганизмов к рифампицину; й) соответствующие последовательности фрагмента гена katG дикого типа; к) соответствующие последовательности фрагмента мутантного варианта гена katG, приводящего к устойчивости микроорганизмов к изониазиду; л) соответствующие последовательности фрагмента гена inhA дикого типа; м) соответствующие последовательности фрагмента мутантного варианта гена inhA, приводящего к устойчивости микроорганизмов к изониазиду; н) соответствующие последовательности фрагмента гена ahpC дикого типа; о) соответствующие последовательности фрагмента мутантного варианта гена ahpC, приводящего к устойчивости микроорганизмов к изониазиду; п) соответствующие последовательности фрагмента гена gyrA дикого типа; р) соответствующие последовательности фрагмента мутантного варианта гена gyrA, приводящего к устойчивости микроорганизмов к фторхинолонам; с) соответствующие последовательности фрагмента гена gyrB дикого типа; т) соответствующие последовательности фрагмента мутантного варианта гена gyrB, приводящего к устойчивости микроорганизмов к фторхинолонам; у) соответствующие последовательности фрагмента гена eis дикого типа; ф) соответствующие последовательности фрагмента мутантного варианта гена eis, приводящего к устойчивости микроорганизмов к канамицину, амикацину и капреомицину; х) соответствующие последовательности фрагмента гена rrs дикого типа; ц) соответствующие последовательности фрагмента мутантного варианта гена rrs, приводящего к устойчивости микроорганизмов к канамицину, амикацину и капреомицину; ч) соответствующие последовательности фрагмента гена embB дикого типа; ш) соответствующие последовательности фрагмента мутантного варианта гена embB, приводящего к устойчивости микроорганизмов к этамбутолу; при этом последовательности иммобилизованных олигонуклеотидных зондов представлены SEQ ID NO: 37-229;
(в) - гибридизацию амплифицированных флуоресцентно-меченых продуктов, полученных на стадии (а), на олигонуклеотидном микрочипе с образованием дуплексов с иммобилизованными зондами в условиях, обеспечивающих разрешение в один нуклеотид между образующимися в результате гибридизации совершенными и несовершенными дуплексами;
(г) - регистрацию результатов гибридизации на олигонуклеотидном микрочипе, проведенной на стадии (в) с использованием портативного анализатора флуоресценции и программного обеспечения, что позволяет использовать программную обработку интенсивностей сигналов с последующей интерпретацией результатов, которую проводят в два этапа: на первом этапе анализируют сигналы в ячейке микрочипа, содержащей олигонуклеотидный зонд, специфичный к фрагменту мобильного элемента IS6110, характерного для микобактерий туберкулезного комплекса, с целью обнаружения ДНК возбудителя туберкулеза; при наличии сигнала в данной ячейке, т.е. в случае обнаружения микобактериальной ДНК, на втором этапе одновременно анализируют элементы микрочипа, содержащие генотип-специфичные олигонуклеотидные зонды, исследующие полиморфизмы Rv0557, Rv0129c, Rvl811, Rv2629, Rv0118c, и элементы, в которых иммобилизованы олигонуклеотидные зонды для выявления мутаций в генах rpoB, katG, inhA, ahpC, gyrA, gyrB, rrs, eis, embB, тем самым устанавливая генотип возбудителя туберкулеза и определяя генетические детерминанты устойчивости к рифампицину, изониазиду, фторхинолонам, канамицину, амикацину, капреомицину, этамбутолу.1. A method for detecting tuberculosis pathogen DNA with the simultaneous establishment of its genotype and determination of the genetic determinants of resistance to rifampicin, isoniazid, fluoroquinolones, kanamycin, amikacin, capreomycin, ethambutol, including:
(a) - multiplex amplification of rpoB, katG, inhA, ahpC, gyrA, gyrB, rrs, eis, embB genes, mobile element IS6110, fragments of the mycobacterial genome containing genotype-specific single nucleotide polymorphisms Rv0557, Rv0129c, Rv1811, Rv1829, Rv1829, Rv2629, simultaneous fluorescence labeling using the genomic DNA of mycobacterium tuberculosis complex as a template and a set of primers whose sequences are represented by SEQ ID NO: 1-36, to obtain fluorescently labeled fragments of the mycobacterial genome;
(b) - providing an oligonucleotide microchip for identifying the DNA of mycobacterium tuberculosis complex with the simultaneous establishment of the Beijing, Beijing BO, LAM, Haarlem, Ural genotypes and the determination of mutations responsible for the resistance of the tuberculosis pathogen to rifampicin, isoniazid, fluoroquinolones, kanamycin etamolacin, , which is a substrate containing many discrete elements, in each of which a unique oligonucleotide probe is immobilized, having a sequence complementary to a single chain fragment obtained in step (a) and selected from the group consisting of: a) corresponding sequences of a fragment of the mobile element IS6110; b) the corresponding sequence of the fragment, including the Rv0557 polymorphism characteristic of the Euro-American line; c) the corresponding sequence of the fragment, including the Rv0557 polymorphism characteristic of the Haarlem genotype, with established affiliation with the Euro-American line; d) the corresponding sequence of the fragment, including the Rv0129c polymorphism characteristic of the LAM genotype, with established affiliation with the Euro-American line; e) the corresponding sequence of the fragment, including the Rv1811 polymorphism characteristic of the Ural genotype, with established affiliation with the Euro-American line; f) the corresponding sequence of the fragment, including the Rv2629 polymorphism characteristic of the Beijing family, in the absence of belonging to the Euro-American line; g) the corresponding sequence of the fragment including the Rv0118c polymorphism in the oxA gene, characteristic of the Beijing B0 / W148 genotype with the established Beijing family; h) the corresponding sequences of the wild-type rpoB gene fragment; i) the corresponding sequence of the fragment of the mutant variant of the rpoB gene, leading to the resistance of microorganisms to rifampicin; i) the corresponding sequences of the wild-type katG gene fragment; k) the corresponding sequence of the fragment of the mutant variant of the katG gene, leading to the resistance of microorganisms to isoniazid; k) the corresponding sequences of the wild-type inhA gene fragment; m) the corresponding sequence of the fragment of the mutant variant of the inhA gene, leading to the resistance of microorganisms to isoniazid; m) the corresponding sequences of the wild-type ahpC gene fragment; o) the corresponding sequence of the fragment of the mutant variant of the ahpC gene, leading to the resistance of microorganisms to isoniazid; o) the corresponding sequences of the wild-type gyrA gene fragment; p) the corresponding sequence of the fragment of the mutant variant of the gyrA gene, leading to the resistance of microorganisms to fluoroquinolones; c) the corresponding sequences of the wild-type gyrB gene fragment; r) the corresponding sequence of the fragment of the mutant variant of the gyrB gene, leading to the resistance of microorganisms to fluoroquinolones; s) the corresponding sequence of the fragment of the wild-type eis gene; f) the corresponding sequence of the fragment of the mutant variant of the eis gene, leading to the resistance of microorganisms to kanamycin, amikacin and capreomycin; x) the corresponding sequences of the wild-type rrs gene fragment; c) the corresponding sequence of the fragment of the mutant variant of the rrs gene, leading to the resistance of microorganisms to kanamycin, amikacin and capreomycin; h) the corresponding sequences of the wild-type embB gene fragment; sh) the corresponding sequence of the fragment of the mutant variant of the embB gene, leading to the resistance of microorganisms to ethambutol; wherein the sequences of immobilized oligonucleotide probes are represented by SEQ ID NO: 37-229;
(c) - hybridization of the amplified fluorescently-labeled products obtained in stage (a) on an oligonucleotide microchip with the formation of duplexes with immobilized probes under conditions providing a resolution of one nucleotide between perfect and imperfect duplexes formed as a result of hybridization;
(d) - recording the results of hybridization on an oligonucleotide microchip, carried out in stage (c) using a portable fluorescence analyzer and software, which allows the use of software processing of signal intensities with subsequent interpretation of the results, which is carried out in two stages: at the first stage, the signals are analyzed a microchip cell containing an oligonucleotide probe specific for a fragment of the mobile element IS6110, characteristic of the mycobacterium tuberculosis complex, with the aim of aruzheniya DNA of Mycobacterium tuberculosis; in the presence of a signal in this cell, i.e. in the case of detection of mycobacterial DNA, in the second stage, microarray elements containing genotype-specific oligonucleotide probes that study the polymorphisms Rv0557, Rv0129c, Rvl811, Rv2629, Rv0118c, and elements in which oligonucleotide probes are detected in inhA, ahpC, gyrA, gyrB, rrs, eis, embB, thereby establishing the genotype of the causative agent of tuberculosis and determining the genetic determinants of resistance to rifampicin, isoniazid, fluoroquinolones, kanamycin, amikacin, capreomycin, ethambutol.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014145245/10A RU2562866C1 (en) | 2014-11-11 | 2014-11-11 | Detection method of dna of tuberculosis causative agent with simultaneous identification of its genotype and determination of genetic determinants of multiple and wide drug resistance, oligonucleotide microchip, set of primers and set of oligonucleotide probes, which are used in method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014145245/10A RU2562866C1 (en) | 2014-11-11 | 2014-11-11 | Detection method of dna of tuberculosis causative agent with simultaneous identification of its genotype and determination of genetic determinants of multiple and wide drug resistance, oligonucleotide microchip, set of primers and set of oligonucleotide probes, which are used in method |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2562866C1 true RU2562866C1 (en) | 2015-09-10 |
Family
ID=54073829
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2014145245/10A RU2562866C1 (en) | 2014-11-11 | 2014-11-11 | Detection method of dna of tuberculosis causative agent with simultaneous identification of its genotype and determination of genetic determinants of multiple and wide drug resistance, oligonucleotide microchip, set of primers and set of oligonucleotide probes, which are used in method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2562866C1 (en) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2017095271A1 (en) * | 2015-12-01 | 2017-06-08 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Энджентикс" | Method for the molecular genetic detection of mycobacterium tuberculosis resistance to second-line anti-tuberculosis drugs (fluoroquinolines, aminoglycosides and capreomycin) |
| RU2677293C1 (en) * | 2017-11-21 | 2019-01-16 | Федеральное Государственное Бюджетное Учреждение Науки Институт Молекулярной Биологии Им. В.А. Энгельгардта Российской Академии Наук (Имб Ран) | Method for determining genetic determinants of resistance of the pathogen of tuberculosis to bedaquiline and linezolid |
| EA032489B1 (en) * | 2017-02-03 | 2019-06-28 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Научный центр проблем здоровья семьи и репродукции человека" | Oligonucleotide primers, fluorescent dna-probes and method for revealing the mycobacterium tuberculosis clonal complex 2-w148 of beijing genotype in clinical samples |
| RU2715591C1 (en) * | 2016-08-04 | 2020-03-02 | Оптифарм.Ко., Лтд | Diagnostic method and a kit for simultaneous detection and identification of tuberculosis mycobacterium and non-tuberculosis mycobacteria and determination of rifampicin resistance of tuberculous mycobacterium on the basis of quantamatrix analytical platform |
| CN115896102A (en) * | 2021-09-22 | 2023-04-04 | 重庆医科大学国际体外诊断研究院 | crRNA, kit and detection method for detecting mutations in genes associated with gyrA fluoroquinolone resistance of Mycobacterium tuberculosis |
| CN115948583A (en) * | 2022-11-29 | 2023-04-11 | 海仕兰(上海)生物科技有限公司 | Primer combination, oligonucleotide probe, detection method, detection kit and application for detection of drug resistance gene of Mycobacterium tuberculosis |
| RU2834022C1 (en) * | 2024-04-22 | 2025-02-03 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Агрохолод" | Method of identifying genes coding ahl-lactonase (aiia) and laccase (cota) in bacteria of genus bacillus |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2339040C2 (en) * | 2006-02-08 | 2008-11-20 | Федеральное государственное учреждение "Санкт-Петербургский научно-исследовательский институт фтизиопульмонологии Федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию" | Method of express determination of isoniazidum tolerance at tuberculosis micobacteria |
| RU2376387C2 (en) * | 2005-12-26 | 2009-12-20 | Учреждение Российской академии наук Институт молекулярной биологии им. В.А. Энгельгардта РАН | Method for simultaneous detection of mycobacteria of tuberculosis complex and identification of mutations in dna of mycobacteria, which result in microorganisms resistance to rifampicin and isoniazid, on biological microchips, set of primers, biochip and set of oligonucleotide probes used in method |
| WO2011140237A2 (en) * | 2010-05-04 | 2011-11-10 | The Government Of The Usa Of America As Represented By The Secretary Of The Department Of Health And Human Services, Centers For Disease Control And Prevention | Process for detection of multidrug resistant tuberculosis using real-time pcr and high resolution melt analysis |
| RU127074U1 (en) * | 2012-12-27 | 2013-04-20 | Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Первый Московский государственный медицинский университет им. И.М. Сеченова Министерства здравоохранения Российской Федерации (ГБОУ ВПО Первый МГМУ им. И.М. Сеченова Минздрава России) | MOLECULAR GENETIC TEST SYSTEM FOR EXPRESS DETERMINATION OF THE STABILITY OF TUBERCULOSIS MYCOBACTERIA TO ANTUBERCULOSIS DRUGS OF THE FLUORKHINOLONES, AMINOGLYCINSAMINSANIUMANIUM ANAMINE |
| CN103184270A (en) * | 2011-12-28 | 2013-07-03 | 北京宏微特斯生物科技有限公司 | Method and kit for detecting drug resistance gene mutant type of tuberculous bacillus (TB) |
-
2014
- 2014-11-11 RU RU2014145245/10A patent/RU2562866C1/en active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2376387C2 (en) * | 2005-12-26 | 2009-12-20 | Учреждение Российской академии наук Институт молекулярной биологии им. В.А. Энгельгардта РАН | Method for simultaneous detection of mycobacteria of tuberculosis complex and identification of mutations in dna of mycobacteria, which result in microorganisms resistance to rifampicin and isoniazid, on biological microchips, set of primers, biochip and set of oligonucleotide probes used in method |
| RU2339040C2 (en) * | 2006-02-08 | 2008-11-20 | Федеральное государственное учреждение "Санкт-Петербургский научно-исследовательский институт фтизиопульмонологии Федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию" | Method of express determination of isoniazidum tolerance at tuberculosis micobacteria |
| WO2011140237A2 (en) * | 2010-05-04 | 2011-11-10 | The Government Of The Usa Of America As Represented By The Secretary Of The Department Of Health And Human Services, Centers For Disease Control And Prevention | Process for detection of multidrug resistant tuberculosis using real-time pcr and high resolution melt analysis |
| CN103184270A (en) * | 2011-12-28 | 2013-07-03 | 北京宏微特斯生物科技有限公司 | Method and kit for detecting drug resistance gene mutant type of tuberculous bacillus (TB) |
| RU127074U1 (en) * | 2012-12-27 | 2013-04-20 | Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Первый Московский государственный медицинский университет им. И.М. Сеченова Министерства здравоохранения Российской Федерации (ГБОУ ВПО Первый МГМУ им. И.М. Сеченова Минздрава России) | MOLECULAR GENETIC TEST SYSTEM FOR EXPRESS DETERMINATION OF THE STABILITY OF TUBERCULOSIS MYCOBACTERIA TO ANTUBERCULOSIS DRUGS OF THE FLUORKHINOLONES, AMINOGLYCINSAMINSANIUMANIUM ANAMINE |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2017095271A1 (en) * | 2015-12-01 | 2017-06-08 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Энджентикс" | Method for the molecular genetic detection of mycobacterium tuberculosis resistance to second-line anti-tuberculosis drugs (fluoroquinolines, aminoglycosides and capreomycin) |
| RU2633507C2 (en) * | 2015-12-01 | 2017-10-12 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Энджентикс" | Method for molecular-genetic detection of tuberculosis microbacteria resistance to antitubercular preparations of second series (fluoroquinolones, aminoglycosides and capreomicin) |
| RU2715591C1 (en) * | 2016-08-04 | 2020-03-02 | Оптифарм.Ко., Лтд | Diagnostic method and a kit for simultaneous detection and identification of tuberculosis mycobacterium and non-tuberculosis mycobacteria and determination of rifampicin resistance of tuberculous mycobacterium on the basis of quantamatrix analytical platform |
| EA032489B1 (en) * | 2017-02-03 | 2019-06-28 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Научный центр проблем здоровья семьи и репродукции человека" | Oligonucleotide primers, fluorescent dna-probes and method for revealing the mycobacterium tuberculosis clonal complex 2-w148 of beijing genotype in clinical samples |
| RU2677293C1 (en) * | 2017-11-21 | 2019-01-16 | Федеральное Государственное Бюджетное Учреждение Науки Институт Молекулярной Биологии Им. В.А. Энгельгардта Российской Академии Наук (Имб Ран) | Method for determining genetic determinants of resistance of the pathogen of tuberculosis to bedaquiline and linezolid |
| CN115896102A (en) * | 2021-09-22 | 2023-04-04 | 重庆医科大学国际体外诊断研究院 | crRNA, kit and detection method for detecting mutations in genes associated with gyrA fluoroquinolone resistance of Mycobacterium tuberculosis |
| CN115948583A (en) * | 2022-11-29 | 2023-04-11 | 海仕兰(上海)生物科技有限公司 | Primer combination, oligonucleotide probe, detection method, detection kit and application for detection of drug resistance gene of Mycobacterium tuberculosis |
| RU2834022C1 (en) * | 2024-04-22 | 2025-02-03 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Агрохолод" | Method of identifying genes coding ahl-lactonase (aiia) and laccase (cota) in bacteria of genus bacillus |
| RU2849626C1 (en) * | 2024-08-09 | 2025-10-28 | Федеральное Государственное Бюджетное Учреждение Науки Институт Молекулярной Биологии Им. В.А. Энгельгардта Российской Академии Наук (Имб Ран) | Method for specific identification of mycobacteria using a biological microchip |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2562866C1 (en) | Detection method of dna of tuberculosis causative agent with simultaneous identification of its genotype and determination of genetic determinants of multiple and wide drug resistance, oligonucleotide microchip, set of primers and set of oligonucleotide probes, which are used in method | |
| US20240412820A1 (en) | Methods for generating sequencer-specific nucleic acid barcodes that reduce demultiplexing errors | |
| US10619207B2 (en) | Transposition of native chromatin for personal epigenomics | |
| Gautam et al. | A step-by-step beginner’s protocol for whole genome sequencing of human bacterial pathogens | |
| Kim et al. | High-throughput automated microfluidic sample preparation for accurate microbial genomics | |
| AU2011220736C1 (en) | Methods of diagnosing infectious disease pathogens and their drug sensitivity | |
| US9890425B2 (en) | Systems and methods for detection of genomic copy number changes | |
| Lu et al. | Recent advances in preimplantation genetic diagnosis and screening | |
| Mason et al. | International standards for genomes, transcriptomes, and metagenomes | |
| Jones et al. | DNA assays for detection, identification, and Individualization of select agent microorganisms. | |
| Saeb | Current Bioinformatics resources in combating infectious diseases | |
| US20230349002A1 (en) | Method and compositions for drug resistance screening | |
| DK3105324T3 (en) | NGS SYSTEM CONTROL AND PROCEDURES COMPREHENSIVE THESE | |
| Lyu et al. | CRISPR-based biosensing is prospective for rapid and sensitive diagnosis of pediatric tuberculosis | |
| Bissonnette et al. | Multiparametric technologies for the diagnosis of syndromic infections | |
| Lemuth et al. | Microarrays as research tools and diagnostic devices | |
| WO2023170395A9 (en) | Methods and compositions for drug resistance screening | |
| Wu et al. | Tag Array gene chip rapid diagnosis anti-tuberculosis drug resistance in pulmonary tuberculosis-a feasibility study | |
| Lai et al. | Rapid identification and characterization of Francisella by molecular biology and other techniques | |
| JP7540730B2 (en) | How to Test for Rheumatoid Arthritis | |
| Figueroa et al. | Principles and Applications of Genomic Diagnostic Techniques | |
| Ruppé et al. | Integrating metagenomics in the routine lab | |
| RU2790296C1 (en) | METHOD FOR DETERMINING THE SUBLINES OF THE TUBERCULOSIS CAUSATIVE AGENT OF THE L2 beijing LINE ON BIOLOGICAL MICROCHIPS | |
| Shetty | Genomics in Infectious Diseases | |
| Vinitha et al. | Diagnosis of antimicrobial resistance in the era of cutting-edge technology |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| QB4A | Licence on use of patent |
Free format text: LICENCE Effective date: 20160920 |