Journal of microbiology, epidemiology and immunobiologyJournal of microbiology, epidemiology and immunobiologyЖурнал микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии0372-93112686-7613Central Research Institute for Epidemiology1868310.36233/0372-9311-571tptqzbORIGINAL RESEARCHESОРИГИНАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯResearch ArticleCirculation of Mycobacterium tuberculosis strains of the Beijing Central Asian Outbreak genotype in the Kemerovo region — Kuzbass in 2018–2022Циркуляция штаммов Mycobacterium tuberculosis Beijing Central Asian Outbreak в Кемеровской области — Кузбассе в 2018–2022 годахhttps://orcid.org/0000-0001-7160-9700ZhdanovaSvetlana N.ЖдановаСветлана Николаевна
Russian Federation

. Sci. (Med.), leading researcher, Institute of Epidemiology and Microbiology

д. м. н., в. н. с. Института эпидемиологии и микробиологии

svetnii@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0001-9140-8957VyazovayaAnna A.ВязоваяАнна Александровна
Russian Federation

D. Sci. (Biol.), leading researcher, Laboratory of molecular epidemiology and evolutionary genetics

д. б. н., в. н. с. лаб. молекулярной эпидемиологии и эволюционной генетики

svetnii@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-3848-9206LebedevaIrina B.ЛебедеваИрина Борисовна
Russian Federation

assistant, Department of epidemiology and infectious diseases

ассистент каф. эпидемиологии и инфекционных болезней

svetnii@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0003-3396-9590SinkovVyacheslav V.СиньковВячеслав Владимирович
Russian Federation

Cand. Sci. (Med.), senior researcher, Institute of Epidemiology and Microbiology

к. м. н., с. н. с. Института эпидемиологии и микробиологии

svetnii@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-2631-4724KondratovIlya G.КондратовИлья Геннадьевич
Russian Federation

Cand. Sci. (Biol.), researcher, Institute of Epidemiology and Microbiology

к. б. н., н. с. Института эпидемиологии и микробиологии

svetnii@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-3036-9795SchwartzYakov Sh.ШварцЯков Шмульевич
Russian Federation

D. Sci. (Med.), Deputy Director for Science

д. м. н., заместитель директора по научной работе

svetnii@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-0117-2563RychkovaLyubov V.РычковаЛюбовь Владимировна
Russian Federation

D. Sci. (Med.), Director, Scientific Center for Family Health and Human Reproduction Problems

д. м. н., директор Научного центра проблем здоровья семьи и репродукции человека

svetnii@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-8616-3227BrusinaElena B.БрусинаЕлена Борисовна
Russian Federation

D. Sci. (Med.), Professor, Corresponding Member of RAS, Head, Department of epidemiology and infectious diseases

д. м. н., профессор, член-корр. РАН, зав. каф. эпидемиологии и инфекционных болезней

svetnii@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0001-5924-0576MokrousovIgor V.МокроусовИгорь Владиславович
Russian Federation

D. Sci. (Biol.), Head, Laboratory of molecular epidemiology and evolutionary genetics

д. б. н., зав. лаб. молекулярной эпидемиологии и эволюционной генетики

svetnii@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-3168-1983OgarkovOleg B.ОгарковОлег Борисович
Russian Federation

D. Sci. (Med.), chief researcher, Director, Institute of Epidemiology and Microbiology, Scientific Center for Family Health and Human Reproduction

д. м. н., г. н. с., директор Института эпидемиологии и микробиологии Научного центра проблем здоровья семьи и репродукции человека

svetnii@mail.ruScientific Centre for Family Health and Human Reproduction ProblemsНаучный центр проблем здоровья семьи и репродукции человекаSt. Petersburg Pasteur InstituteНаучно-исследовательский институт эпидемиологии и микробиологии имени ПастераKemerovo State Medical UniversityКемеровский государственный медицинский университетNovosibirsk Tuberculosis Research InstituteНовосибирский научно-исследовательский институт туберкулёза1811202410156286401511202415112024Copyright ©; 2024, Zhdanova S.N., Vyazovaya A.A., Lebedeva I.B., Sinkov V.V., Kondratov I.G., Schwartz Y.S., Rychkova L.V., Brusina E.B., Mokrousov I.V., Ogarkov O.B.Copyright ©; 2024, Жданова С.Н., Вязовая А.А., Лебедева И.Б., Синьков В.В., Кондратов И.Г., Шварц Я.Ш., Рычкова Л.В., Брусина Е.Б., Мокроусов И.В., Огарков О.Б.2024Zhdanova S.N., Vyazovaya A.A., Lebedeva I.B., Sinkov V.V., Kondratov I.G., Schwartz Y.S., Rychkova L.V., Brusina E.B., Mokrousov I.V., Ogarkov O.B.Жданова С.Н., Вязовая А.А., Лебедева И.Б., Синьков В.В., Кондратов И.Г., Шварц Я.Ш., Рычкова Л.В., Брусина Е.Б., Мокроусов И.В., Огарков О.Б.https://creativecommons.org/licenses/by/4.0https://microbiol.crie.ru/jour/article/view/18683

Introduction. The Kemerovo region — Kuzbass is characterized by a high prevalence of multidrug-resistant (MDR) tuberculosis (TB), including coinfection with HIV (HIV/TB). A previously unknown in Russia relationship between MDR and the Beijing Central Asian Outbreak (CAO) subtype has been discovered, which updates studies of Mycobacterium tuberculosis taking into account this resistant variant.

Objective: to study the molecular genetic structure of the M. tuberculosis population, to assess the prevalence and possible routes of emergence of Beijing CAO strains in the Kemerovo region — Kuzbass.

Materials and methods. A total of 325 M. tuberculosis strains were studied in 2018–2022 using spoligotyping, MIRU-VNTR 24 and SNP typing. Whole genome sequencing and bioinformatics analysis were performed for seven Beijing CAO strains.

Results. Primary MDR and pre-extensive drug resistance (pre-XDR) were detected in 39.4% and 11.5% of strains, respectively. In the total sample, MDR was 43.4%, pre-XDR — 19.7%. In the structure of the M. tuberculosis population, the Beijing genotype prevailed (78.8%), with its subtypes Central Asian Russian (40.9%) and B0/W148 (32.6%). The Euro-American lineage (27.3%) was represented by the genotypes T (6.5%), LAM (5.8%), Ural (4.9%), H (0.9%); one strain CAS1-Delhi was detected, the genotype of 2.8% of strains was not identified. The proportion of Beijing CAO was 12.6% of the total sample; this subtype was significantly more often detected among HIV/TB (20.6%) than in HIV-negative TB patients (9.1%; p = 0.005). The results of the Beijing CAO genome analysis from the Kemerovo region indicate the absence of a direct chain of transmission between these TB cases. A hypothesis has been put forward about the introduction of Beijing CAO to the Kemerovo region from Central Asia and its endemic circulation in the region.

Conclusion. A high level of MDR and pre-XDR was detected in Beijing genotype strains in the M. tuberculosis population of the Kemerovo region — Kuzbass, especially the B0/W148 (97.2%) and CAO (87.5%) subtypes. Beijing CAO strains, detected mainly in newly diagnosed HIV/TB patients, require further monitoring and control of their spreading.

Введение. Кемеровская область — Кузбасс характеризуется распространённостью туберкулёза (ТБ) с множественной лекарственной устойчивостью (МЛУ), в том числе сочетанного с ВИЧ-инфекцией (ВИЧ/ТБ). Обнаружена высокая частота МЛУ среди штаммов Beijing, в том числе субтипа Central Asian Outbreak (САО), что актуализирует исследования возбудителя с учётом этого резистентного варианта. Цель исследования: изучить молекулярно-генетическую структуру популяции Mycobacterium tuberculosis, оценить распространённость и возможные пути появления штаммов Beijing САО в Кемеровской области — Кузбассе.

Материалы и методы. Изучено 325 штаммов M. tuberculosis, выявленых за 2018–2022 гг., методами сполиготипирования, MIRU-VNTR 24 и SNP-типирования. Для 7 штаммов Beijing САО проведены полногеномное секвенирование и биоинформатический анализ.

Результаты. Первичная МЛУ и преширокая лекарственная устойчивость (пре-ШЛУ) обнаружены у 39,4 и 11,5% штаммов соответственно. В общей выборке МЛУ составила 43,4%, пре-ШЛУ — 19,7%. В структуре популяции M. tuberculosis преобладал генотип Beijing (78,8%), его субтипы Central Asian Russian (40,9%) и B0/W148 (32,6%). Евро-американская линия (27,3%) представлена генотипами T (6,5%), LAM (5,8%), Ural (4,9%), H (0,9%); обнаружен 1 штамм CAS1-Delhi; 2,8% штаммов не идентифицированы. Доля Beijing САО составляла 12,6% общей выборки, данный субтип значимо чаще обнаруживали среди ВИЧ/ТБ (20,6%), чем у ВИЧ-негативных больных ТБ (9,1%; р = 0,005). Результаты анализа геномов Beijing САО из Кемеровской области свидетельствуют об отсутствии цепи передачи между этими случаями ТБ. Выдвинута гипотеза о заносе Beijing САО из Центральной Азии и его эндемичной циркуляции в Кемеровской области.

Заключение. В популяции M. tuberculosis выявлен высокий уровень МЛУ и пре-ШЛУ у штаммов Beijing, в особенности субтипов B0/W148 (97,2%) и САО (87,5%). Штаммы Beijing САО, выявленные преимущественно у впервые выявленных больных ВИЧ/ТБ, требуют дальнейшего наблюдения и контроля их распространения.

Mycobacterium tuberculosisBeijing Central Asian OutbreakBeijing B0/W148multidrug resistanceTuberculosisHIV infectionMycobacterium tuberculosisBeijing Central Asian OutbreakBeijing B0/W148множественная лекарственная устойчивостьтуберкулёзВИЧ-инфекцияMinistry of Science and Higher Education of the Russian FederationМинистерство науки и высшего образования Российской Федерации121022500179-0Санников А.Л., Заглубоцкая А.С., Пономаренко М.А. и др. Эпидемиологический анализ проблемы туберкулёза в территориях Сибирского федерального округа. Международный научно-исследовательский журнал. 2023;(12). Sannikov A.L., Zaglubotskaya A.S., Ponomarenko M.A. An epidemiological analysis of the tuberculosis problem in the territories of the Siberian Federal District. International Research Journal. 2023;(12). DOI: https://doi.org/10.23670/IRJ.2023.138.128 EDN: https://elibrary.ru/ppkvwpDymova M.A., Kinsht V.N., Cherednichenko A.G., et al. Highest prevalence of the Mycobacterium tuberculosis Beijing genotype isolates in patients newly diagnosed with tuberculosis in the Novosibirsk oblast, Russian Federation. J. Med. Microbiol. 2011;60(Pt. 7):1003–9. DOI: https://doi.org/10.1099/jmm.0.027995-0Vyazovaya A., Felker I., Schwartz Y., Mokrousov I. Population structure of Mycobacterium tuberculosis from referral clinics in Western Siberia. Russia: before and during the COVID-19 pandemic. Infect. Genet. Evol. 2022;103:105343. DOI: https://doi.org/10.1016/j.meegid.2022Лебедева И.Б., Жданова С.Н., Кондратов И.Г. и др. Генетическая структура и лекарственная устойчивость популяции Mycobacterium tuberculosis в Кемеровской области – Кузбассе. Журнал микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии. 2023;100(6):428–41. Lebedeva I.B., Zhdanova S.N., Kondratov I.G., et al. Genetic structure and drug resistance of Mycobacterium tuberculosis strains in the Kemerovo Region – Kuzbass. Journal of Microbiology, Epidemiology, Immunobiology. 2023;100(6):428–41. DOI: https://doi.org/10.36233/0372-9311-449 EDN: https://elibrary.ru/uwbzwmMerker M., Barbier M., Cox H., et al. Compensatory evolution drives multidrug-resistant tuberculosis in Central Asia. Elife. 2018;7:e38200. DOI: https://doi.org/10.7554/eLife.38200Shitikov E., Vyazovaya A., Malakhova M., et al. Simple assay for detection of the Central Asia outbreak clade of the Mycobacterium tuberculosis Beijing genotype. J. Clin. Microbiol. 2019;57(7):e00215-19. DOI: https://doi.org/10.1128/JCM.00215-19Хромова П.А., Огарков О.Б., Жданова С.Н. и др. Выявление высокотрансмиссивных генотипов возбудителя в клиническом материале для прогноза неблагоприятного течения туберкулёза. Клиническая лабораторная диагностика. 2017;62(10):622–7. Khromova P.A., Ogarkov O.B., Zhdanova S.N., et al. The detection of highly-transmissible genotypes of agent in clinical samples for prognosis of unfavorable course of tuberculosis. Clinical Laboratory Diagnostics. 2017;62(10):622–7. DOI: https://doi.org/10.18821/0869-2084-2017-62-10-622-627 EDN: https://elibrary.ru/zoladvMartin M. Cutadapt removes adapter sequences from high-throughput sequencing reads. EMBnet.journal. 2011;17(1):10–2. DOI: https://doi.org/10.14806/ej.17.1.200Хромова П.А., Синьков В.В., Савилов Е.Д. и др. Распространение эндемичных субклонов Beijing B0/W148 M. tuberculosis на территориях Сибирского и Дальневосточного федеральных округов по результатам полногеномного секвенирования. Эпидемиология и вакцинопрофилактика. 2020;19(3):41–5. Khromova P.A., Sinkov V.V., Savilov E.D., et al. Dispersal of Beijing B0/W148 M. tuberculosis endemic subclones in territories of the Siberia and Far Eastern Federal District by whole genome study. Epidemiology and Vaccinal Prevention. 2020;19(3):41–5. DOI: https://doi.org/10.31631/2073-3046-2020-19-3-41-45Vyazovaya A., Gerasimova A., Mudarisova R., et al. Genetic diversity and primary drug resistance of Mycobacterium tuberculosis Beijing genotype strains in Northwestern Russia. Microorganisms. 2023;11(2):255. DOI: https://doi.org/10.3390/microorganisms11020255Zhdanova S., Mokrousov I., Orlova E., et al. Transborder molecular analysis of drug-resistant tuberculosis in Mongolia and Eastern Siberia, Russia. Transbound. Emerg. Dis. 2022;69(5):e1800–14. DOI: https://doi.org/10.1111/tbed.14515Жданова С.Н., Огарков О.Б., Алексеева Г.И. и др. Генетическое разнообразие изолятов микобактерий туберкулеза из Республики Саха (Якутия), Россия. Молекулярная генетика, микробиология и вирусология. 2016;34(2):43–8. Zhdanova S.N., Ogarkov O.B., Sinkov V.V., et al. Genetic diversity of Mycobacterium tuberculosis isolates in the Republic of Sakha (Yakutia), Russia. Molecular Genetics, Microbiology and Virology. 2016;31(2):51–7. DOI: https://doi.org/10.3103/S0891416816020105 EDN: https://elibrary.ru/xfjfstУмпелева Т.В., Белоусова К.В., Голубева Л.А. и др. Генетический полиморфизм возбудителя туберкулеза на территории города с ограниченной миграцией населения и высоким уровнем заболеваемости ВИЧ-инфекцией. Туберкулез и болезни легких. 2019;97(3):40–5. Umpeleva T.V., Belousova K.V., Golubeva L.A., et al. Genetic polymorphism of tuberculosis mycobacteria in the city with limited population migration and high incidence of HIV infection. Tuberculosis and Lung Diseases. 2019;97(3):40–5. DOI: https://doi.org/10.21292/2075-1230-2019-97-3-40-45 EDN: https://elibrary.ru/ewwuwzЖданова С.Н., Огарков О.Б., Савилов Е.Д., Кондратов И.Г. Применение молекулярно-генетических инструментов для оценки трансграничной передачи туберкулеза в Иркутской области. Эпидемиология и вакцинопрофилактика. 2022;21(2):59–65. Zhdanova S.N., Ogarkov O.B., Savilov E.D., Kondratov I.G. Application of new molecular genetic strategies for transborder transmission analysis of tuberculosis in Irkutsk region. Epidemiology and Vaccinal Prevention. 2022;21(2):59–65. DOI: https://doi.org/10.31631/2073-3046-2022-21-2-59-65 EDN: https://elibrary.ru/ymgdfcМикова О.Е., Жданова С.Н., Сергевнин В.И. и др. Высокая распространённость генотипа B0/W148 Mycobacterium tuberculosis у больных ВИЧ-инфекцией, сочетанной с туберкулёзом, в Пермском крае и Иркутской области. Бюллетень Восточно-Сибирского научного центра Сибирского отделения Российской академии медицинских наук. 2016;1(5):142–5. Mikova O.E., Zhdanova S.N., Sergevnin V.I., et al. High prevalence of genotype B0/W148 of Mycobacterium tuberculosis among HIV-TB patients in Perm Krai and Irkutsk region. Bulletin of the East Siberian Scientific Center SBRAMS. 2016;1(5):142–5. DOI: https://doi.org/10.12737/23412 EDN: https://elibrary.ru/wxbrvfВязовая А.А., Лебедева И.А., Ушакова Н.Б. и др. Молекулярно-генетический анализ популяции Mycobacterium tuberculosis в Вологодской области — регионе с низкой заболеваемостью туберкулезом. Инфекция и иммунитет. 2021;11(3):497–505. Vyazovaya A.A., Lebedeva I.A., Ushakova N.B., et al. Molecular and genetic analysis of Mycobacterium tuberculosis population in the Vologda Region with low tuberculosis incidence. Russian Journal of Infection and Immunity. 2021;11(3):497–505. DOI: https://doi.org/10.15789/2220-7619-MAG-1545 EDN: https://elibrary.ru/tmhefjPanova A.E., Vinokurov A.S., Shemetova A.A., et al. Molecular characteristics of Mycobacterium tuberculosis drug-resistant isolates from HIV- and HIV+ tuberculosis patients in Russia. BMC Microbiol. 2022;22(1):138. DOI: https://doi.org/10.1186/s12866-022-02553-7Engström A., Antonenka U., Kadyrov A., et al. Population structure of drug-resistant Mycobacterium tuberculosis in Central Asia. BMC Infect. Dis. 2019;19(1):908. DOI: https://doi.org/10.1186/s12879-019-4480-7.Klotoe B.J., Kacimi S., Costa-Conceicão E., et al. Genomic characterization of MDR/XDR-TB in Kazakhstan by a combination of high-throughput methods predominantly shows the ongoing transmission of L2/Beijing 94-32 central Asian/Russian clusters. BMC Infect. Dis. 2019;19(1):553. DOI: https://doi.org/10.1186/s12879-019-4201-2Auganova D., Atavliyeva S., Amirgazin A., et al. Genomic characterization of drug-resistant Mycobacterium tuberculosis L2/Beijing isolates from Astana, Kazakhstan. Antibiotics (Basel). 2023;12(10):1523. DOI: https://doi.org/10.3390/antibiotics12101523Akhmetova A., Bismilda V., Chingissova L., et al. Prevalence of Beijing Central Asian/Russian cluster 94-32 among multidrug-resistant M. tuberculosis in Kazakhstan. Antibiotics (Basel). 2024;13(1):9. DOI: https://doi.org/10.3390/antibiotics13010009Fursov M.V., Shitikov E.A., Bespyatykh J.A., et al. Genotyping, assessment of virulence and antibacterial resistance of the Rostov strain of Mycobacterium tuberculosis attributed to the Central Asia Outbreak clade. Pathogens. 2020;9(5):335. DOI: https://doi.org/10.3390/pathogens9050335Савинов Л.В., Варкентин А.В. Управление миграционными процессами в Кемеровской области. Развитие территорий. 2019;(1):33–8. Savinov L.V., Varkentin A.V. Management of migration processes in Kemerovo Region. Territory Development. 2019;(1):33–8. DOI: https://doi.org/10.32324/2412-8945-2019-1-33-38 EDN: https://elibrary.ru/bpnbxlЦыбикова Э.Б., Гадирова М.Э., Мидоренко Д.А. Заболеваемость туберкулезом среди трудовых мигрантов в России. Туберкулез и болезни легких. 2021;99(11):35–42. Tsybikova E.B., Gadirova M.E., Midorenko D.A. Tuberculosis incidence among migrant workers in Russia. Tuberculosis and Lung Diseases. 2021;99(11):35–42. DOI: https://doi.org/10.21292/2075-1230-2021-99-11-35-41 EDN: https://elibrary.ru/hahkjbФелькер И.Г., Волик М.В., Джурабаева Г.К., Гордеева Е.И. Оценка своевременности выявления туберкулеза среди иностранных граждан Новосибирской области. Туберкулёз и болезни лёгких. 2022;100(8):18–24. Felker I.G., Volik M.V., Dzhurabaeva G.K., Gordeeva E.I. Assessment of timeliness of tuberculosis detection among foreign citizens in Novosibirsk Oblast. Tuberculosis and Lung Diseases. DOI: https://doi.org/10.21292/2075-1230-2022-100-8-18-24 EDN: https://elibrary.ru/difpasСавина А.А., Лукманов А.С., Землянова Е.В. Тенденции смертности от ВИЧ-инфекции в регионах Российской Федерации. ВИЧ-инфекция и иммуносупрессии. 2023;15(2):81–9. Savina A.A., Lukmanov A.S., Zemlyanova E.V. HIV-mortality trends in the regions of Russian Federation. HIV Infection and Immunosuppressive Disorders. 2023;15(2):81–9. DOI: https://doi.org/10.22328/2077-9828-2023-15-2-81-89 EDN: https://elibrary.ru/natkibMelsew Y.A., Doan T.N., Gambhir M., et al. Risk factors for infectiousness of patients with tuberculosis: a systematic review and meta-analysis. Epidemiol. Infect. 2018;146(3):345–53. DOI: https://doi.org/10.1017/S0950268817003041Saavedra Cervera B., López M.G., Chiner-Oms Á., et al. Fine-grain population structure and transmission patterns of Mycobacterium tuberculosis in southern Mozambique, a high TB/HIV burden area. Microb. Genom. 2022;8(7):mgen000844. DOI: https://doi.org/10.1099/mgen.0.000844