Лаборатория противовирусной защиты
СОСТАВ ЛАБОРАТОРИИ
Заведующий лабораторией – Богоявленский Андрей Павлинович, доктор биологических наук, профессор, академик РАЕН, Scopus, ORCID
Сотрудники лаборатории:
Заведующий лабораторией – Богоявленский Андрей Павлинович, доктор биологических наук, профессор, академик РАЕН, Scopus, ORCID
Сотрудники лаборатории:
- ВНС - Алексюк Мадина Сапарбаевна, PhD, Scopus, ORCID;
- СНС - Молдаханов Ергали Сламидинович, PhD, Scopus, ORCID;
- СНС - Анаркулова Эльмира Избасаровна, PhD, Scopus, ORCID;
- СНС - Зайцева Ирина Алексеевна, Scopus, ORCID;
- НС - Имангазы Анар Сайлауқызы, докторант, Scopus, ORCID;
- НС - Соколова Надежда Сергеевна, магистр биологии, Scopus, ORCID;
- НС - Аканова Куралай Сайлауовна, магистр ветеринарии, Scopus, ORCID;
- Разработка тест-систем для диагностики вирусных инфекций с помощью иммуноферментного анализа и ПЦР-диагностики;
- Молекулярный и филогенетический анализ, генетическое картирование вирусов;
- Изучение механизмов блокировки вирусной инфекции и разработка новых антивирусных препаратов;
- Изучение биоразнообразия, распространения и экологии вирусов различных водоёмов Республики Казахстан;
- Выделение литических бактериофагов, изучение их свойств и создание на их основе новых антибактериальных препаратов.
- AAP05131106-OT-20 «Изучение биоразнообразия бактериофагов в экологически неблагополучных регионах Арало-Сырдарьинского бассейна»
- AP08855630-OT-20 «Сравнительный анализ противовирусной активности биологически активных соединений, выделенных из мицелиальных экстрактов ксилофитных базидиальных грибов для разработки новых фармакологических противовирусных препаратов»
- BR05236330-OT-20 «Создание новых диагностических, профилактических и лекарственных препаратов для борьбы с гриппом и острыми респираторными вирусными инфекциями человека, разработка технологий их производства»
- BR10965178-OT-23 «Разработка оригинальных отечественных препаратов с противовирусной активностью, эффективных в отношении COVID-19 и гриппа»
- AP08052089 «Литические бактериофаги против эшерихиоза кур как основа новых терапевтических препаратов»
- AP09058580 «Сравнительное изучение вирома Каспийского моря, как важная составляющая сохранения биоразнообразия и биобезопасности Казахстана»
- постановка ПЦР;
- проведение секвенирования;
- постановка ИФА на определение антигенов вирусов или антител к ним.
- Alexyuk M.S., Turmagambetova A.S., Alexyuk P.G., Bogoyavlenskiy A.P., Berezin V.E. Comparative study of viromes from freshwater samples of the Ile-Balkhash region of Kazakhstan captured through metagenomic analysis // Virus Disease. – 2017. - V. 28, No1. - P. 18-25. DOI: 10.1007/s13337-016-0353-5.
- Bogoyavlenskiy A.P. Strategy of Control and Containment of Viral and other Infectious Diseases // J. Hum. Virol. Retrovirol. - 2017. - V.5, No 2. - P. 00150. DOI: 10.15406/jhvrv.2017.05.00150.
- Turmagambetova A.S., Alexyuk M.S., Bogoyavlenskiy A.P., Linster M., Alexyuk P.G., Zaitceva I.A., Smith G.J.D., Berezin V.E. Monitoring of Newcastle disease virus in environmental samples // Archives of Virology. - 2017. DOI: 10.1007/s00705-017-3433-y.
- Turmagambetova A.S., Alexyuk M.S., Alexyuk P.G., Bogoyavlenskiy A.P., Berezin V.E. Metagenomic analysis of NDV matrix protein gene from environmental samples // Acta Naturae. – 2017. – Special issue №1. – V. 9. – P. 43.
- Alexyuk M.S., Alexyuk P.G., Turmagambetova A.S., Bogoyavlenskiy A.P., Berezin V.E. Diversity of viral metabolic psb A gene in lake Balkhash // Acta Naturae. – 2017. – Special issue №1. – V. 9. – P. 42.
- Turmagambetova A.S., Alexyuk P.G., Bogoyavlenskiy A.P., Zaitseva I.A., Omirtaeva E.S., Alexyuk M.S., Sokolova N.S., Berezin V.E. Adjuvant activity of saponins from Kazakhstani plants on the immune responses to subunit influenza vaccine // Archives of Virology. - 2017. – Vol. 162, No 12. – P. 3817-3826. DOI: 10.1007/s00705-017-3560-5.
- Alexyuk P. G., Bogoyavlenskiy A. P., Alexyuk M. S., Turmagambetova A. S., Zaitseva I. A., Omirtaeva· E. S., Berezin V. E. Adjuvant activity of multimolecular complexes based on Glycyrrhiza glabra saponins, lipids, and influenza virus glycoproteins// Archives of Virology. -2019. - Vol. 164, No7.- P. 1793–1803, DOI: 10.1007/s00705-019-04273-2
- Moldakhanov YS, Alexyuk MS, Bogoyavlenskiy AP, Alexyuk PG, Turmagambetova AS, Zaitseva IA, Sokolova NS, Akanova KS, Anarkulova EI, Omirtaeva ES, Berezin VE. Complete genome sequence of Escherichia-infecting phage CEC_KAZ_2018, isolated from soil // Microbiol Resour Announc.- 2019. - 8:e00540-19. DOI: 10.1128/MRA .00540-19.
- Berezin V., Abdukhakimova D., Trenozhnikova L., Bogoyavlenskiy A., Turmagambetova A., Issanov, A., Azizan A., Antiviral activities of extremophilic actin1omycetes extracts from Kazakhstan's unique ecosystems against influenza viruses and paramyxoviruses // Virol J. – 2019. – Vol. 16, No 1. – P. 150. DOI: 10.1186/s12985-019-1254-1
- Alexyuk M., Bogoyavlenskiy A., Alexyuk P., Moldakhanov Y., Turmagambetova A., Anarkulova E., Berezin V. Complete Genome Sequence of vB_EcoP_PR_Kaz2018, a T7-Like Bacteriophage // Microbiol Resour Announc. - 2019. - 8:e01323-19. DOI: 10.1128/MRA.01323-19
- Turmagambetova A.S., Alexyuk M.S., Bogoyavlenskiy A.P., Alexyuk P.G., Zaitseva I.A., Omirtaeva E.S., Sokolova N.S., Berezin V.E. Effect of the nanocapsulated adjuvant Sapomax on the expression of some immune response genes // Archives of Virology. -2020. – Vol. 165. – P. 1445–1451. https://doi.org/10.1007/s00705-020-04619-1
- Alexyuk M.S., Bogoyavlenskiy A.P., Alexyuk P.G., Moldakhanov Y.S., Berezin V.E. Metagenome Analysis of Surface Waters of the Shardara Reservoir, the Largest Artificial Reservoir in Southern Kazakhstan // Microbiol Resour Announc. – 2020. – Vol. 9, No 11. -:e00053-20. DOI: 10.1128/MRA.00053-20.
- Alexyuk M., Bogoyavlenskiy A., Alexyuk P., Moldakhanov Y., Berezin V., Digel I. Epipelagic microbiome of the Small Aral Sea: Metagenomic structure and ecological diversity // MicrobiologyOpen – 2020. — Vol. 10,N1. - e1142. DOI: 10.1002/mbo3.1142
- Alexyuk M., Bogoyavlenskiy A., Alexyuk P., Moldakhanov Y., Berezin V., Digel I. Epipelagic microbiome of the Small Aral Sea: Metagenomic structure and ecological diversity // MicrobiologyOpen – 2020. — Vol. 10,N1. - e1142. DOI: 10.1002/mbo3.1142
- Богоявленский А.П., Турмагамбетова А.С., Березин В.Э., Алексюк М.С., Алексюк П.Г. Набор вырожденных олигонуклеотидов-праймеров для метагеномных исследований. Патент РК на изобретение №33403 от 17.01.2019г.
- Богоявленский А.П., Алексюк М.С., Алексюк П.Г., Турмагамбетова А.С., Березин В.Э. Набор праймеров для обнаружения вирусов в водных образцах методом полимеразной цепной реакции. Патент РК на изобретение №33410 от 21.01.2019г.
- Богоявленский А.П., Турмагамбетова А.С., Березин В.Э., Алексюк М.С., Алексюк П.Г., Зайцева И.А., Омиртаева Э.С. Фитокомпозиция для профилактики и терапии гриппа. Патент РК на изобретение №33543 от 19.03.2019г.
- Березин В.Э., Богоявленский А.П., Алексюк П.Г., Зайцева И.А., Саданов А.К. Способ получения иммуностимулятора на основе нанокомплекса липидов и сапонинов из растения мыльнянка лекарственная (Saponaria officinalis). Патент РК на изобретение №33392 от 16.01.2019г.
- Алексюк П.Г., Турмагамбетова А.С., Богоявленский А.П., Алексюк М.С., Березин В.Э Иммуностимулирующее средство на основе очищенных биологически активных соединений растительного происхождения. Патент РК на изобретение №34249 от 28.01.2020 г.
- Богоявленский А.П., Турмагамбетова А.С., Березин В.Э., Алексюк М.С., Алексюк П.Г. Противовирусное композитное средство растительного происхождения. Патент РК на изобретение №34248 от 20.02.2020г.
- Турмагамбетова А.С., Богоявленский А.П., Березин В.Э., Алексюк П.Г., Алексюк М.С. Применение патулетина (3,5,7,3*,4*- пентаокси-6-метоксифлавонол) в качестве противовирусного средства в отношении различных штаммов вируса гриппа. Патент РК на изобретение №34328 от 16.03.2020 г.
AP05131106-OT-20 «Изучение биоразнообразия бактериофагов в экологически неблагополучных регионах Арало-Сырдарьинского бассейна»
Годы реализации: 2018-2020
Руководитель: Алексюк М.С.
Руководитель: Алексюк М.С.
Цель проекта: Изучить биоразнообразие бактериофагов в экологически неблагополучных регионах Арало-Сырдарьинского бассейна для оценки антропогенного влияния на водные экосистемы.
Результаты: Впервые было проведено изучение разнообразия вирома водоемов Арало - Сырдарьинского бассейна. Полученные результаты: был проведен анализ экологического состояния различных водоемов Арало-Сырдарьинского бассейна. Показано, что водные объекты региона относятся к трем группам степени загрязнения. Со всех трех групп водоемов собраны образцы. После ступенчатого концентрирования из исследуемых образцов были выделены нуклеиновые кислоты и подготовлены метагеномные библиотеки. Проведено секвенирования 6 метагеномных библиотек в результате которого было получено 12 баз данных, каждая из которых содержала от 1768633 до 2346461 ридов. В результате таксономической классификации, что количество вирусных последовательностей варьировало от 0,9% до 5,2%, Среди них было выявлено до 26 семейств дцДНК вирусов. Таксономический анализ оцДНК вирома выявил присутствие 8 семейств вирусов. Показано, что в водных образцах, кроме автохтонных вирусов типичных для гидроэкосистем, присутствуют бактериофаги микроорганизмов, вызывающих заболевания человека и животных. Была создана лабораторная коллекция из 6 штаммов бактериофагов лизирующих E. coli, база данных, объединяющих представителей 7 семейств вирусов. Составлены рекомендации по возможному использованию фагов для оценки состояния водных объектов.
Результаты: Впервые было проведено изучение разнообразия вирома водоемов Арало - Сырдарьинского бассейна. Полученные результаты: был проведен анализ экологического состояния различных водоемов Арало-Сырдарьинского бассейна. Показано, что водные объекты региона относятся к трем группам степени загрязнения. Со всех трех групп водоемов собраны образцы. После ступенчатого концентрирования из исследуемых образцов были выделены нуклеиновые кислоты и подготовлены метагеномные библиотеки. Проведено секвенирования 6 метагеномных библиотек в результате которого было получено 12 баз данных, каждая из которых содержала от 1768633 до 2346461 ридов. В результате таксономической классификации, что количество вирусных последовательностей варьировало от 0,9% до 5,2%, Среди них было выявлено до 26 семейств дцДНК вирусов. Таксономический анализ оцДНК вирома выявил присутствие 8 семейств вирусов. Показано, что в водных образцах, кроме автохтонных вирусов типичных для гидроэкосистем, присутствуют бактериофаги микроорганизмов, вызывающих заболевания человека и животных. Была создана лабораторная коллекция из 6 штаммов бактериофагов лизирующих E. coli, база данных, объединяющих представителей 7 семейств вирусов. Составлены рекомендации по возможному использованию фагов для оценки состояния водных объектов.
AP08855630-OT-20 «Сравнительный анализ противовирусной активности биологически активных соединений, выделенных из мицелиальных экстрактов ксилофитных базидиальных грибов для разработки новых фармакологических противовирусных препаратов»
Годы реализации: 2020-2022
Руководитель: Богоявленский А.П.
Руководитель: Богоявленский А.П.
Цель проекта: Выявление в мицелиальных экстрактах ксилофитных базидиальных грибов биологически активных соединений, обладающих противовирусной активностью и сравнительное изучение их действия на различные стадии репродукции вируса гриппа для разработки новых перспективных фармакологических противовирусных соединений для профилактики и лечения гриппозной инфекции.
Результаты: Осуществлен первичный скрининг 11 экстрактов грибов, принадлежащих к 5 порядкам базидиомицетов, на наличие противовирусной активности. Показано, что в исследуемом диапазоне доз противовирусной активностью обладали мицелиальные экстракты 6 грибов: Lentinula edodes, Pleurotus eryngii, Ganoderma lucidum, Inonotus obliquus, Auricularia auricula-judae, Tremella fuciformis. При этом максимальной активностью обладали Auricularia auricula-judae и Tremella fuciformis. Отобрано 6 групп БАВ грибов Auricularia auricula-judae и Tremella fuciformis, содержащих полисахариды, флавоноиды и сапонины. При фракционировании методами ВЭЖХ было отобрано 12 препаратов Auricularia auricula-judae и Tremella fuciformis, в той или иной степени способных подавлять репродукцию вируса гриппа. Показано, что исследуемые препараты обладают мультитаргетным действием на вирусную частицу и клетку хозяина. Установлено, что максимальным профилактическим и терапевтическим действием обладали соединения AA1, AA2, TF1, TF2 (Auricularia auricula-judae и Tremella fuciformis), имеющие полисахаридную и флавонидную природу. Показано, что оптимальной схемой введения препаратов Auricularia auricula-judae и Tremella fuciformis, при профилактическом или терапевтическом применении, являются: трехкратное использование при пероральном введении препарата или однократное применение при внутрибрюшинном введении препаратов.
Результаты: Осуществлен первичный скрининг 11 экстрактов грибов, принадлежащих к 5 порядкам базидиомицетов, на наличие противовирусной активности. Показано, что в исследуемом диапазоне доз противовирусной активностью обладали мицелиальные экстракты 6 грибов: Lentinula edodes, Pleurotus eryngii, Ganoderma lucidum, Inonotus obliquus, Auricularia auricula-judae, Tremella fuciformis. При этом максимальной активностью обладали Auricularia auricula-judae и Tremella fuciformis. Отобрано 6 групп БАВ грибов Auricularia auricula-judae и Tremella fuciformis, содержащих полисахариды, флавоноиды и сапонины. При фракционировании методами ВЭЖХ было отобрано 12 препаратов Auricularia auricula-judae и Tremella fuciformis, в той или иной степени способных подавлять репродукцию вируса гриппа. Показано, что исследуемые препараты обладают мультитаргетным действием на вирусную частицу и клетку хозяина. Установлено, что максимальным профилактическим и терапевтическим действием обладали соединения AA1, AA2, TF1, TF2 (Auricularia auricula-judae и Tremella fuciformis), имеющие полисахаридную и флавонидную природу. Показано, что оптимальной схемой введения препаратов Auricularia auricula-judae и Tremella fuciformis, при профилактическом или терапевтическом применении, являются: трехкратное использование при пероральном введении препарата или однократное применение при внутрибрюшинном введении препаратов.
BR05236330-OT-20 «Создание новых диагностических, профилактических и лекарственных препаратов для борьбы с гриппом и острыми респираторными вирусными инфекциями человека, разработка технологий их производства»
Годы реализации: 2018-2020
Руководитель: Березин В.Э.
Руководитель: Березин В.Э.
Цель проекта: Создание новых отечественных препаратов для диагностики, профилактики и лечения актуальных для Казахстана вирусных инфекций и разработка технологий их производства.
Результаты: В результате вирусологического и молекулярного анализа установлено, что в Республике Казахстан за последние 5 лет наблюдалась социркуляция вирусов гриппа антигенных подтипов А/H1N1, А/H3N2 и вируса гриппа типа В. Показана доминирующая роль вируса гриппа А/Н1N1pdm09 в структуре эпидемических подъемов заболеваемости. Среди выявленных возбудителей ОРВИ преобладали риновирусы, респираторно-синцитиальные вирусы, аденовирусы и парамиксовирусы. Разработаны 2 мультиплексные тест-системы ПЦР для дифференциальной диагностики возбудителей гриппа и ОРВИ человека и для дифференциальной диагностики вирусов гриппа А антигенных подтипов Н1, НЗ, Н5, Н7. Разработаны технологии производства тест-систем НТД для их производства, проведены комиссионные испытания. Разработан новый композитный противовирусный препарат ВФ-3 на основе тритерпена и флавоноида для профилактики и терапии гриппа, обладающий высокой активностью в отношении различных штаммов вируса гриппа. Разработана технология экспериментального производства противирусного препарата ВФ-3, НТД для его производства, проведены доклинические испытания. Разработан новый нанокапсулированный адъювант для повышения эффективности вакцин на основе наночастиц, содержащих тритерпеновый сапонин и липиды. Установлена высокая активность разработанного адъюванта в стимуляции гуморального и клеточного иммунитета. Разработана технология экспериментального производства наноадъюванта, НТД для его производства, проведены доклинические испытания.
Результаты: В результате вирусологического и молекулярного анализа установлено, что в Республике Казахстан за последние 5 лет наблюдалась социркуляция вирусов гриппа антигенных подтипов А/H1N1, А/H3N2 и вируса гриппа типа В. Показана доминирующая роль вируса гриппа А/Н1N1pdm09 в структуре эпидемических подъемов заболеваемости. Среди выявленных возбудителей ОРВИ преобладали риновирусы, респираторно-синцитиальные вирусы, аденовирусы и парамиксовирусы. Разработаны 2 мультиплексные тест-системы ПЦР для дифференциальной диагностики возбудителей гриппа и ОРВИ человека и для дифференциальной диагностики вирусов гриппа А антигенных подтипов Н1, НЗ, Н5, Н7. Разработаны технологии производства тест-систем НТД для их производства, проведены комиссионные испытания. Разработан новый композитный противовирусный препарат ВФ-3 на основе тритерпена и флавоноида для профилактики и терапии гриппа, обладающий высокой активностью в отношении различных штаммов вируса гриппа. Разработана технология экспериментального производства противирусного препарата ВФ-3, НТД для его производства, проведены доклинические испытания. Разработан новый нанокапсулированный адъювант для повышения эффективности вакцин на основе наночастиц, содержащих тритерпеновый сапонин и липиды. Установлена высокая активность разработанного адъюванта в стимуляции гуморального и клеточного иммунитета. Разработана технология экспериментального производства наноадъюванта, НТД для его производства, проведены доклинические испытания.
BR10965178-OT-23 «Разработка оригинальных отечественных препаратов с противовирусной активностью, эффективных в отношении COVID-19 и гриппа»
Годы реализации: 2021-2023
Руководитель: Березин В.Э.
Руководитель: Березин В.Э.
Цель проекта: Разработать оригинальные отечественные противовирусные препараты на основе биологически активных соединений растительного и микробного происхождения для лекарственной терапии и профилактики COVID-19 и гриппа, провести доклинические исследования разработанных противовирусных препаратов.
Результаты:
Результаты:
- Осуществлено полногеномное секвенирование трех казахстанских вариантов SARS-CoV-2, последовательности депонированы в GenBank. Проведен филогенетический анализ, показавший что казахстанский вариант SARS-CoV-2 принадлежит к линии B1.1/кладаGR. В экспериментах in vitro и in vivo изучены антивирусные свойства разработанных противовирусных препаратов растительного и микробного происхождения «Флантавирин» и «Рофавир». Установлено, что оба препарата обладают широким спектром антивирусной активности в отношении разных штаммов вируса гриппа, а также разных коронавирусов, включая SARS-CoV-2. Изучено терапевтическое и профилактическое действие препаратов Флантавирин и Рофавир. Установлено, что оба препарата эффективны, как при терапевтическом, так и профилактическом использовании и способны подавлять репродукцию вирусов гриппа коронавирусов, в том числе SARS-CoV-2. Отработаны эффективные дозы и схемы применения, режимы хранения, изучена стабильность препаратов Флантавирин и Рофавир. Разработаны технологии производства и научно-техническая документация для производства противовирусных препаратов Флантавирин и Рофавир. Проведены доклинические исследования разработанных противовирусных препаратов. По результатам доклинических исследований подготовлены 2 досье на препараты Флантавирин и Рофавир. В 2023г. опубликовано 7 печатных работ, в том числе 2 в журналах Q2, 1 – Q3, 1 - Q4, 1 в журнале КОКСНВО. Поданы 4 заявки на патенты РК, 2 - на Евразийский патент, зарегистрированы 4 товарных знака.
AP08052089 «Литические бактериофаги против эшерихиоза кур как основа новых терапевтических препаратов»
Годы реализации: 2020-2022
Руководитель: Алексюк М.С.
Руководитель: Алексюк М.С.
Цель проекта: Выделение и характеристика фагов, лизирующих патогенные для птиц штаммы E.coli.
Результаты: В ходе выполнения работ были собраны органы и фекалии цыплят с признаками эшерихиоза. Из отобранных образцов было выделено 58 бактериальных изолятов. На основании результатов стандартных биохимических тестов 27 изолятов предварительно были отнесены к семейству Enterobacteriaceae, роду Escherichia. Эти изоляты были отобраны для дальнейших исследований.
Изучение антибиотикочувствительности отобранных изолятов показало, что наибольшее количество культур обладали устойчивостью к бета-лактамным антибиотикам. Промежуточную устойчивость проявляли к цефалоспоринам III поколения (цефтазидим). Все культуры проявляли чувствительность к препарату группы глицилциклинов (тигециклин).
В результате биохимической идентификации изолированных бактериальных культур в системе BIOLOG и сравнения полученных метаболических профилей с базой данных GEN III было установлено, что с вероятностью до 85,8% и сходством до 63,1% все отобранные изоляты относились к семейству Enterobacteriaceae, роду Escherichia, виду Escherichia coli. Результаты молекулярной идентификации филогенетических групп показали, что 19 изолятов E. coli (или 71%) принадлежали филогенетической группе D, по 3 изолята (11%) относились к В1 и B2. Наименьшее количество изолятов -2 (7%) принадлежали к филогруппе A.
Для выделения фагов был произведен сбор различных образцов, предположительно содержащих бактериофаги E. coli (центральный коллектор сточных вод, почва из частных подворий птиц) и фекалии цыплят. Фаги, лизирующие E. coli, были обнаружены в двух образцах сточных вод городов Шымкент и Шардара, и двух образцах почвы, фекалий кур и цыплят, собранных на частных хозяйствах Алматинской области.
В результате последовательных селективных пассажей было выделено 10 бактериофагов, способных лизировать птичьи патогенные штаммы E. coli, охарактеризована морфология их негативных колоний. В соответствии с правилами международной номенклатуры, источником выделения и специфичностью хозяина выделенные бактериофаги получили название vB_Eco_Lh1B, vB_Eco_Uz 1, vB_Eco_Uz 2, vB_Eco_Uz 5, vB_Eco_Br 3, vB_Eco_Br 4, vB_Eco_Sb 1, vB_Eco_Sb 2, vB_Eco_Sk 1, vB_Eco_Sk 2.
По результатам электронной микроскопии было установлено, что все выделенные бактериофаги являются хвостатыми фагами и включают представителей всех трёх основных морфотипов класса Caudoviracetes: миоподобные, сифоподобные и подоподобные фаги.
Оценка уровня литической активности позволила установить, что все выделенные бактериофаги обладали максимальной литической активностью в дозе 106 вирусных частиц в мл. Данная доза является стандартом для коммерческих фаговых препаратов, достаточной для значимого терапевтического эффекта и указывает на высокую эффективность штамма. Спектр литической активности отобранных фагов варьировал от 5 до 17 используемых штаммов E. coli.
Для изучения профилактической активности фагов при экспериметальном заражении цыплят патогенными E. coli был составлен коктейль, который включал все 10 выделенных штаммов. При оценке литической активности in vitro было показано, что сформированный фаговый коктейль полностью подавлял рост патогенных штаммов E. coli F.H.m/l Uz и E. coli Sor. kd. bc1 в течении 6 часов.
При оценки профилактической активности выделенных бактериофагов было показано, что введение сформированного коктейля полностью защищает цыплят от гибели при последующем заражении их летальными дозами патогенных штаммов E. coli F.H.m/l Uz и E. coli Sor. kd. Bc1. При изучении терапевтической активности фагового коктейля было выявлено, что его однократное введение увеличивает выживаемость цыплят на 70% при экспериментальном заражении теми же бактериальными культурами по сравнению, с цыплятами которым фаговый коктейль не вводили.
В результате выполнения цели и задач проекта было выделено 10 новых бактериофагов, обладающих высокой литической активностью по отношении к патогенным штаммам E. coli, возбудителям колибактериоза цыплят. В экспериментах in vivo была показана высокая эффективность фагового коктейля, сформированного из выделенных штаммов, по профилактике и терапии цыплят, заражённых летальными дозами патогенных штаммов E. coli.
Список опубликованных работ:
Результаты: В ходе выполнения работ были собраны органы и фекалии цыплят с признаками эшерихиоза. Из отобранных образцов было выделено 58 бактериальных изолятов. На основании результатов стандартных биохимических тестов 27 изолятов предварительно были отнесены к семейству Enterobacteriaceae, роду Escherichia. Эти изоляты были отобраны для дальнейших исследований.
Изучение антибиотикочувствительности отобранных изолятов показало, что наибольшее количество культур обладали устойчивостью к бета-лактамным антибиотикам. Промежуточную устойчивость проявляли к цефалоспоринам III поколения (цефтазидим). Все культуры проявляли чувствительность к препарату группы глицилциклинов (тигециклин).
В результате биохимической идентификации изолированных бактериальных культур в системе BIOLOG и сравнения полученных метаболических профилей с базой данных GEN III было установлено, что с вероятностью до 85,8% и сходством до 63,1% все отобранные изоляты относились к семейству Enterobacteriaceae, роду Escherichia, виду Escherichia coli. Результаты молекулярной идентификации филогенетических групп показали, что 19 изолятов E. coli (или 71%) принадлежали филогенетической группе D, по 3 изолята (11%) относились к В1 и B2. Наименьшее количество изолятов -2 (7%) принадлежали к филогруппе A.
Для выделения фагов был произведен сбор различных образцов, предположительно содержащих бактериофаги E. coli (центральный коллектор сточных вод, почва из частных подворий птиц) и фекалии цыплят. Фаги, лизирующие E. coli, были обнаружены в двух образцах сточных вод городов Шымкент и Шардара, и двух образцах почвы, фекалий кур и цыплят, собранных на частных хозяйствах Алматинской области.
В результате последовательных селективных пассажей было выделено 10 бактериофагов, способных лизировать птичьи патогенные штаммы E. coli, охарактеризована морфология их негативных колоний. В соответствии с правилами международной номенклатуры, источником выделения и специфичностью хозяина выделенные бактериофаги получили название vB_Eco_Lh1B, vB_Eco_Uz 1, vB_Eco_Uz 2, vB_Eco_Uz 5, vB_Eco_Br 3, vB_Eco_Br 4, vB_Eco_Sb 1, vB_Eco_Sb 2, vB_Eco_Sk 1, vB_Eco_Sk 2.
По результатам электронной микроскопии было установлено, что все выделенные бактериофаги являются хвостатыми фагами и включают представителей всех трёх основных морфотипов класса Caudoviracetes: миоподобные, сифоподобные и подоподобные фаги.
Оценка уровня литической активности позволила установить, что все выделенные бактериофаги обладали максимальной литической активностью в дозе 106 вирусных частиц в мл. Данная доза является стандартом для коммерческих фаговых препаратов, достаточной для значимого терапевтического эффекта и указывает на высокую эффективность штамма. Спектр литической активности отобранных фагов варьировал от 5 до 17 используемых штаммов E. coli.
Для изучения профилактической активности фагов при экспериметальном заражении цыплят патогенными E. coli был составлен коктейль, который включал все 10 выделенных штаммов. При оценке литической активности in vitro было показано, что сформированный фаговый коктейль полностью подавлял рост патогенных штаммов E. coli F.H.m/l Uz и E. coli Sor. kd. bc1 в течении 6 часов.
При оценки профилактической активности выделенных бактериофагов было показано, что введение сформированного коктейля полностью защищает цыплят от гибели при последующем заражении их летальными дозами патогенных штаммов E. coli F.H.m/l Uz и E. coli Sor. kd. Bc1. При изучении терапевтической активности фагового коктейля было выявлено, что его однократное введение увеличивает выживаемость цыплят на 70% при экспериментальном заражении теми же бактериальными культурами по сравнению, с цыплятами которым фаговый коктейль не вводили.
В результате выполнения цели и задач проекта было выделено 10 новых бактериофагов, обладающих высокой литической активностью по отношении к патогенным штаммам E. coli, возбудителям колибактериоза цыплят. В экспериментах in vivo была показана высокая эффективность фагового коктейля, сформированного из выделенных штаммов, по профилактике и терапии цыплят, заражённых летальными дозами патогенных штаммов E. coli.
Список опубликованных работ:
- Молдаханов Е.С., Алексюк М.С., Алексюк П.Г., Богоявленский А.П. Антигенная характеристика E. coli - возбудителя инфекционных заболеваний кур // Микробиология және вирусология. – 2020. – T. №2(29). - С. 4-15.
- Молдаханов Е.С., Алексюк М.С., Алексюк П.Г., Анаркулова Э.И., Кенжеев Ш.Т., Богоявленский А.П., Березин В.Э. Выделение и изучение литической активности фагов против колибактериоза цыплят // МАТЕРИАЛЫ Международной научно-практической конференции «Современные вызовы для биотехнологии, ветеринарии и медицины», Казахстан, Гвардейск. – 2020. – С. 96 – 99.
- M.С. Алексюк, A.П. Богоявленский, П.Г. Алексюк, И.А. Зайцева, К.С. Аканова Е.С. Молдаханов, Н.С. Соколова, К. Котлярова, В.Э. Березин «Идентификация энтеробактерий, выделенных из органов цыплят с признаками эшерихиоза в системе BIOLOG» //МАТЕРИАЛЫ Международной научно-практической конференции «Современные вызовы для биотехнологии, ветеринарии и медицины», Казахстан, Гвардейск. – 2021.
- М.С. Алексюк, А.П. Богоявленский, П.Г. Алексюк, И.А. Зайцева, Е.С. Молдаханов, К.С. Аканова, Н.С. Соколова, Э.С. Омиртаева, В.Э. Березин «Активность бактериофага CEC_KAZ_2018 против штаммов E. coli, вызывающих колибактериоз цыплят» // Вестник КазНУ. Серия биологическая. – 2021. - №3 (88). - С.34-44.
- Аканова К.С., Алексюк М.С., Молдаханов Е.С. Бактериофаги как основа для создания новых биотехнологических препаратов для борьбы с колибактериозом птиц //Международная научная конференция студентов и молодых ученых «ФАРАБИ ƏЛЕМІ» 2022. – С.342
- Алексюк М.С., Котлярова К.П., Молдаханов Е.С., Аканова К.С., Алексюк П.Г., Богоявленский А.П., Березин В.Э. Генетическая характеристика генов бета – лактамаз расширенного спектра действия плазмид E. coli, выделенных от цыплят в Казахстане // Ғылым және Білім. – 2022. - №2 – С. 39-47. DOI 10.56339/2305-9397-2022-1-2-39-47.
- M.S. Alexyuk, A.P. Bogoyavlenskiy, P.G. Alexyuk, K.S. Akanova, Y.S. Moldakhanov, A. Manakbayeva, V.E. Berezin Complete Genome Sequence of a Gamaleyavirus Phage, Lytic against Avian Pathogenic Escherichia coli // Microbiology Resource Announcements. – 2022. - DOI: https://doi.org/10.1128/mra.00896-22.
AP09058580 «Сравнительное изучение вирома Каспийского моря, как важная составляющая сохранения биоразнообразия и биобезопасности Казахстана»
Годы реализации: 2021-2023
Руководитель: Алексюк М.С.
Руководитель: Алексюк М.С.
Цель проекта: Изучение биоразнообразия вирусов Каспийского моря и зависимости качественного и количественного состава вирома от экорегиона Каспийского моря.
Результаты: Были определены точки отбора водных образцов для изучения биоразнообразия вирусов в регионах северного и центрального Каспия. Точки отбора в северном экорегионе Каспийского моря соответствовали нормативным стандартам КазГидромета по отбору водных образцов из данного региона с целью систематического мониторинга качества воды (Взморье реки Урал, морской судоходный канал, и острова залива Шалыги). Точки отбора образцов в центральном экорегионе Каспийского моря были определены в районе континентального шельфа, где ведутся активные работы по разведке месторождений нефти (D2_mb, E2_mb, F2_mb). Из каждой точки было отобрано по 3 образца (поверхностного горизонта, срединного и придонного). Таким образом для метагеномных исследований из выбранных точек всего было отобрано 18 водных образцов по 10 литров каждый.
Из отобранных проб воды были получены сумарные образцы нуклеиновых кислот. Из суммарных образцов нуклеиновых кислот shotgun методом было получено 18 метагеномных библиотек. На платформе MiSeq было проведено массивное параллельное секвенирования 18 метагеномных библиотек, в результате чего было получено по 18 баз данных. Базы данных образцов северного Каспия содержали от 2092629 до 3483499 ридов, центрального Каспия – от 1763472 до 2530393 ридов.
В результате таксономического анализа обнаруженных вирусных сообществ, было идентифицировано 17 семейств вирусов, 16 из которых обладали дцДНК геномом, 1 семейство – оцДНК геномом. Среди них доминирующими были хвостатые фаги класса Caudoviricetes, а также вирусы семейства Phycodnaviridae, Численность семейств вирусов, поражающих простейших, членнистоногих, насекомых и рыб не превышала 1,5%. Метагеномная сборка ридов, в результате которой было получено 6562 вирусных контига длиной от 2500 до 62895 пар оснований, выявила значительную разницу в составе вирусных сообществ северного и центрального региона Каспийского моря. Несмотря на схожий состав основных вирусных семейств в исследуемых образцах, количественное соотношение определенных семейств различалось. В результате анализа канонического соответствия было показано, что исследуемые виромы северного Каспия отличаются от виромов центрального Каспия большим количеством обнаруженных последовательностей семейств Iridoviridae, Mimiviridae, Poxviridae и группы Haloviruses. В свою очередь, в виромах центрального Каспия, в отличии от северного, было обнаружено больше последовательностей вирусов, относящихся к семействам Lipothrixviridae, Fuselloviridae, Tectiviridae и Ascoviridae.
Анализ состава автохтонных вирусов показал, что наибольшее разнообразие виротипов (от 679 до 888) было выявлено в северокаспийских виромах по сравнению с исследованными виромами центрального Каспия, в образцах которого количество выявленных виротипов варьировало от 670 до 718. При этом доминирующее количество виротипов относилось к бактериофагам. Фаги Puniceispirillum phage HMO-2011, Pelagibacter phage HTVC010P, Dinoroseobacter phage vB_DshS-R5C, Synechococcus phage S-CBS3, Cellulophaga phage phi38:1, Synechococcus phage ACG-2014f, Prochlorococcus phage P-TIM68 имели наибольшую представленность в исследуемых образцах как северного, так и центрального региона Каспийского моря. Виромы северного региона отличались от центрального преобладанием в них следующих виротипов: Cyanophage KBS-S-2A, Sulfitobacter phage pCB2047-A, Nonlabens phage P12024S, Salicola phage CGphi29, Vibrio phage pYD38-B, Pseudoalteromonas phage RIO-1, Mesorhizobium phage vB_MloP_Lo5R7ANS. Тогда как отличительной чертой виромов центрального Каспия было доминирование в них виротипов Myxococcus phage Mx8, Gordonia phage, Burkholderia phage, Enterobacteria phage mEp460, Mycobacterium phage Myrna, Cronobacter phage ENT47670, Achromobacter phage 83-24.
При сравнительном анализе состава аллохтонных вирусов были выявлено 4 основных семейства: Herpesviridae, Alloherpesviridae, Adenoviridae и Papillomaviridae. Процент последовательностей, относящихся к данным семействам от общего числа вирусных последовательностей в различных образцах, варьировал от 0,009% до 2,76%. Было показано, что в процентном соотношении данные семейства преобладали в северном экорегионе, по сравнению с центральным. Доминирующим из идентифицированных семейств являлось семейство Herpesviridae. Последовательности, схожие с вирусами семейства Alloherpesviridae были представлены в наименьшем количестве, и не превышало 0,1% в исследуемых образцах северного региона и 0,006% в образцах центрального.
Список опубликованных работ:
Результаты: Были определены точки отбора водных образцов для изучения биоразнообразия вирусов в регионах северного и центрального Каспия. Точки отбора в северном экорегионе Каспийского моря соответствовали нормативным стандартам КазГидромета по отбору водных образцов из данного региона с целью систематического мониторинга качества воды (Взморье реки Урал, морской судоходный канал, и острова залива Шалыги). Точки отбора образцов в центральном экорегионе Каспийского моря были определены в районе континентального шельфа, где ведутся активные работы по разведке месторождений нефти (D2_mb, E2_mb, F2_mb). Из каждой точки было отобрано по 3 образца (поверхностного горизонта, срединного и придонного). Таким образом для метагеномных исследований из выбранных точек всего было отобрано 18 водных образцов по 10 литров каждый.
Из отобранных проб воды были получены сумарные образцы нуклеиновых кислот. Из суммарных образцов нуклеиновых кислот shotgun методом было получено 18 метагеномных библиотек. На платформе MiSeq было проведено массивное параллельное секвенирования 18 метагеномных библиотек, в результате чего было получено по 18 баз данных. Базы данных образцов северного Каспия содержали от 2092629 до 3483499 ридов, центрального Каспия – от 1763472 до 2530393 ридов.
В результате таксономического анализа обнаруженных вирусных сообществ, было идентифицировано 17 семейств вирусов, 16 из которых обладали дцДНК геномом, 1 семейство – оцДНК геномом. Среди них доминирующими были хвостатые фаги класса Caudoviricetes, а также вирусы семейства Phycodnaviridae, Численность семейств вирусов, поражающих простейших, членнистоногих, насекомых и рыб не превышала 1,5%. Метагеномная сборка ридов, в результате которой было получено 6562 вирусных контига длиной от 2500 до 62895 пар оснований, выявила значительную разницу в составе вирусных сообществ северного и центрального региона Каспийского моря. Несмотря на схожий состав основных вирусных семейств в исследуемых образцах, количественное соотношение определенных семейств различалось. В результате анализа канонического соответствия было показано, что исследуемые виромы северного Каспия отличаются от виромов центрального Каспия большим количеством обнаруженных последовательностей семейств Iridoviridae, Mimiviridae, Poxviridae и группы Haloviruses. В свою очередь, в виромах центрального Каспия, в отличии от северного, было обнаружено больше последовательностей вирусов, относящихся к семействам Lipothrixviridae, Fuselloviridae, Tectiviridae и Ascoviridae.
Анализ состава автохтонных вирусов показал, что наибольшее разнообразие виротипов (от 679 до 888) было выявлено в северокаспийских виромах по сравнению с исследованными виромами центрального Каспия, в образцах которого количество выявленных виротипов варьировало от 670 до 718. При этом доминирующее количество виротипов относилось к бактериофагам. Фаги Puniceispirillum phage HMO-2011, Pelagibacter phage HTVC010P, Dinoroseobacter phage vB_DshS-R5C, Synechococcus phage S-CBS3, Cellulophaga phage phi38:1, Synechococcus phage ACG-2014f, Prochlorococcus phage P-TIM68 имели наибольшую представленность в исследуемых образцах как северного, так и центрального региона Каспийского моря. Виромы северного региона отличались от центрального преобладанием в них следующих виротипов: Cyanophage KBS-S-2A, Sulfitobacter phage pCB2047-A, Nonlabens phage P12024S, Salicola phage CGphi29, Vibrio phage pYD38-B, Pseudoalteromonas phage RIO-1, Mesorhizobium phage vB_MloP_Lo5R7ANS. Тогда как отличительной чертой виромов центрального Каспия было доминирование в них виротипов Myxococcus phage Mx8, Gordonia phage, Burkholderia phage, Enterobacteria phage mEp460, Mycobacterium phage Myrna, Cronobacter phage ENT47670, Achromobacter phage 83-24.
При сравнительном анализе состава аллохтонных вирусов были выявлено 4 основных семейства: Herpesviridae, Alloherpesviridae, Adenoviridae и Papillomaviridae. Процент последовательностей, относящихся к данным семействам от общего числа вирусных последовательностей в различных образцах, варьировал от 0,009% до 2,76%. Было показано, что в процентном соотношении данные семейства преобладали в северном экорегионе, по сравнению с центральным. Доминирующим из идентифицированных семейств являлось семейство Herpesviridae. Последовательности, схожие с вирусами семейства Alloherpesviridae были представлены в наименьшем количестве, и не превышало 0,1% в исследуемых образцах северного региона и 0,006% в образцах центрального.
Список опубликованных работ:
- M. S. Alexyuk, Y. S. Moldakhanov, K. S. Akanova, E. I. Anarkulova Virome analysis of surface waters of the artificial reservoir in Central Asia // OpenBio 2021: Сборник тезисов VIII Международная научно-практическая конференция молодых ученых: биофизиков, биотехнологов, молекулярных биологов и вирусологов – Новосибирск, 2021 – C. 236.
- M. Alexyuk, A. Bogoyavlenskiy, P. Alexyuk, K. Akanova, Y. Moldakhanov, V. Berezin VIROME DISCOVERED IN THE SURFACE WATER OF THE CASPIAN SEA // IUMS Congress 2022, abstract 210.
- Алексюк М.С., Богоявленский А.П., Аканова К.С., Молдаханов Е.С., Манакбаева А.Н., Березин В.Э. Разнообразие бактерий порядка Oceanospirillales и Alteromonadales в метагеномном образце Северного Каспийского моря // Материалы Международной научно-практической конференции «СОВРЕМЕННЫЕ ДОСТИЖЕНИЯ В БИОМЕДИЦИНЕ И ЭКОЛОГИИ» - Алматы, 2023 - С. 157-162.
- М.С. Алексюк, П.Г., Алексюк, А.П. Богоявленский, К.С. Аканова К.С., Е.С. Молдаханов, А.Н. Манакбаева, А.Б. Толеужанова, В.Э. Березин ИЗУЧЕНИЕ РАЗНООБРАЗИЯ ВИРУСОВ РЫБ В АКВАТОРИИ ЦЕНТРАЛЬНОГО КАСПИЙСКОГО МОРЯ МЕТОДОМ МЕТАГЕНОМНОГО СЕКВЕНИРОВАНИЯ // Вестник КазНУ, Серия экологическая. – Т. №2. – С. 65-77.
- Pavel Alexyuk , Andrey Bogoyavlenskiy, Madina Alexyuk *, Kuralay Akanova, Yergali Moldakhanov and Vladimir Berezin Isolation and Characterization of Jumbo Coliphage vB_EcoM_Lh1B as a Promising Therapeutic Agent against Chicken Colibacillosis // Microorganisms. – 2023. – Vol. 11, 1524 https://doi.org/10.3390/microorganisms11061524.
- Alexyuk, M.S.; Bukin, Y.S.; Butina, T.V.; Alexyuk, P.G.; Berezin, V.E.; Bogoyavlenskiy, A.P. Viromes of Coastal Waters of the North Caspian Sea: Initial Assessment of Diversity and Functional Potential // Diversity. – 2023. - 15, 813. https://doi.org/10.3390/d15070813.
