Штамм Эймса - Ames strain

Штамм Эймс является одним из 89 известных штаммов в сибирской язве бактерии ( Bacillus сибирских ). Он был изолирован от больной 14-месячной телки Beefmaster , умершей в Сарите, штат Техас, в 1981 году. Штамм был выделен в Техасской ветеринарно-медицинской диагностической лаборатории, а образец был отправлен в Медицинский научно-исследовательский институт инфекционных болезней армии США ( УСАМРИИД). Исследователи из USAMRIID ошибочно полагали, что штамм был привезен из Эймса, штат Айова, потому что обратным адресом на упаковке была лаборатория Национальной ветеринарной службы Министерства сельского хозяйства США в Эймсе и неправильно маркировали образец.

Штамм Эймса привлек внимание широкой общественности во время атак сибирской язвы 2001 года, когда 18 сентября 2001 года и 9 октября 2001 года семь писем, содержащих его, были отправлены в средства массовой информации и сенаторам США.

Из-за своей вирулентности штамм Эймса используется в Соединенных Штатах для разработки вакцин и тестирования их эффективности. Использование штамма Эймса началось в 1980-х годах, после того, как закончились работы по вооружению штамма Vollum 1B, и все запасы оружия были уничтожены после окончания американской программы биологической войны в 1969 году.

Вирулентность

Плазмиды вирулентности

Исследователи идентифицировали две специфические плазмиды вирулентности у B. anthracis , при этом штамм Эймса проявляет большую вирулентность по сравнению с другими штаммами. Вирулентность B. anthracis обусловлена ​​двумя плазмидами, pXO1 и pXO2. Плазмида pXO2 кодирует антифагоцитарную капсулу поли-D-глутаминовой кислоты, которая позволяет B. anthracis уклоняться от иммунной системы хозяина. Плазмида pXO1 кодирует три токсиновых белка: фактор отека (EF), летальный фактор (LF) и защитный антиген (PA). Различия в вирулентности можно объяснить присутствием или отсутствием плазмид; например, изоляты, в которых отсутствует pXO1 или pXO2, считаются аттенуированными, что означает, что они не вызовут значительного заражения. Одним из возможных механизмов, который может быть ответственным за регуляцию вирулентности, является количество копий плазмид на клетку. Количество плазмид среди изолятов варьируется, до 243 копий pXO1 и 32 копий pXO2 на клетку. Исследования показали, что pXO2 вносит значительный вклад в наблюдаемую вариацию вирулентности, поскольку мутанты, продуцирующие большее количество капсулы, демонстрируют более высокий уровень вирулентности. Вирулентные штаммы, которые были излечены от плазмиды pXO1, но имели плазмиду Эймса pXO2, все еще были полностью вирулентными для мышей; таким образом, плазмида Ames pXO2, по-видимому, дает более высокий уровень вирулентности, поскольку штаммы, у которых отсутствует одна из плазмид, обычно ослабляются. Кроме того, изоляты, несущие pXO2 Эймса, оказались более вирулентными, чем изоляты со штаммом pXO2 Vollum 1B, также являющимся вирулентным штаммом. Другой хорошо известный штамм сибирской язвы, штамм Стерн , авирулентен, что означает, что он не вызывает серьезных заболеваний у животных или людей.

Устойчивость к антибиотикам

Штамм Эймса устойчив к антибиотикам, в то время как другие штаммы не показывают такого же уровня устойчивости. Штамм Эймса трудно поддается лечению, поскольку он содержит как индуцибельную 𝛃-лактамазу, так и цефалоспориназу; таким образом, лечение только пенициллином или амоксициллином больше не рекомендуется. Ципрофлоксацин является рекомендуемым средством лечения респираторной сибирской язвы, но исследования показали, что новый фторхинолон , гатифлоксацин , может увеличить выживаемость мышей, восприимчивых к штамму Эймса.

Штамм Sterne имеет две функциональные 𝛃-лактамазы, но экспрессии генов обычно недостаточно для обеспечения устойчивости к лекарствам. Штамм Sterne хорошо подходит для сравнения с другими штаммами сибирской язвы, поскольку он является прототипом и легко обрабатывается штаммом, имеющим чувствительность к пенициллину.

Вакцины против сибирской язвы

Разработка вакцины с использованием аттенуированных штаммов

Вирулентность обычно может быть снижена путем удаления плазмид вирулентности, и эти ослабленные штаммы можно использовать для создания вакцин против B. anthracis . Если плазмида pXO1 или pXO2 отсутствует, штамм не может продуцировать все факторы вирулентности и считается ослабленным. У штамма Sterne в природе отсутствует плазмида pXO2; таким образом, он ослаблен и может безопасно использоваться для создания иммунного ответа. Для создания ослабленных штаммов плазмиду вирулентности pXO1 обычно удаляют, но штамм Эймса все еще может быть вирулентным в моделях мышей, если плазмида pXO1 удаляется, но плазмида pXO2 остается.

Вакцины против сибирской язвы используются как для иммунизации скота, так и для людей. Одна из наиболее часто используемых вакцин против сибирской язвы на сегодняшний день основана на штамме Sterne в виде вакцины против живых спор для животных. Вакцина с живыми спорами опасна для человека, поэтому были изучены вакцины на основе секретируемого токсинового белка, защитного антигена (PA). Однако вакцины PA менее эффективны, чем вакцины с живыми спорами, и вакцина на основе PA против штамма Эймса для людей не была разработана.

Существующие вакцины против сибирской язвы

Единственная лицензированная вакцина против сибирской язвы в Америке, адсорбированная вакцина против сибирской язвы (AVA), основана на защитном антигене и имеет различный успех против Эймса в зависимости от модели на животных. Это несоответствие предполагает, что при тестировании вакцин для людей необходимо изучить несколько модельных организмов. В настоящее время исследователи изучают способ инактивировать споры сибирской язвы, например, с помощью формальдегида ; это могло бы стать альтернативой живым споровым вакцинам и вакцинам против PA.

Отслеживание деформации

Идентификация штаммов-специфических однонуклеотидных полиморфизмов (SNP) в штамме Эймса позволяет разработать диагностические тесты, которые могут помочь в отслеживании вспышек. SNP могут определять конкретные генетические группы и, следовательно, важны для обнаружения и определения подтипов бактериальных патогенов. Шесть SNP идентифицированы как высокоспецифичные и наблюдаются только у штамма Ames; их четыре на хромосоме, один на плазмиде pXO1 и один на плазмиде pXO2. Любой из шести SNP может отличить штамм Эймса от других 88 штаммов B. anthracis . Однако один из SNP имеет меньшую дискриминационную силу в отношении штаммов, которые тесно связаны с Ames.

Используя SNP, специфичные для штамма Эймса, и ПЦР в реальном времени , исследователи могут подтвердить или опровергнуть тысячи образцов как штамм Эймса. Стабильность этих SNP в качестве диагностических маркеров обусловлена ​​низкой частотой мутаций в ДНК B. anthracis . Отсутствие этих мутационных событий ограничивает вероятность обнаружения ложноположительных результатов в этих анализах, поскольку штамм вряд ли будет мутировать до нового или предкового состояния. Кроме того, сибирская язва имеет пониженную генетическую изменчивость, поскольку ее споры могут оставаться в спящем состоянии в течение длительного периода времени и не должны накапливать генетические мутации, поскольку остаются неактивными. Таким образом, стабильная природа штамма Эймса позволяет исследователям искать небольшие генетические вариации и связывать их с исходным образцом. Подход с использованием SNP, специфичных для штаммов, позволяет идентифицировать штаммы с высокой специфичностью, что может быть широко применено к другим агентам биотерроризма.

использованная литература

внешние ссылки

• Штамм Эймса
• Один ответ сибирской язвы: штамм Эймса не из Айовы
• Штамм Эймса: Что в названии?
• Штамм сибирской язвы (34F2) Bacillus anthracis сибирской язвы