CC BY
44
© Коллектив авторов, 2017 г doi: 10.5281/zenodo.817789
Удк 577.2:575:578.2
Т.С. Запорожец, Н.Н. Беседнова
фундаментальные и прикладные исследования нии эпидемиологии и микробиологии имени г.п. сомова в обеспечении противодействия биологической опасности в дальневосточном регионе
Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Научно-исследовательский институт эпидемиологии и микробиологии имени Г.П. Сомова», Владивосток
В статье представлены сведения о деятельности Федерального государственного бюджетного научного учреждения «Научно-исследовательский институт эпидемиологии и микробиологии имени Г.П. Сомова» в обеспечении противодействия биологической опасности в Дальневосточном регионе.
Ключевые слова: фундаментальные и прикладные исследования, биобезопасность, инфекционные болезни.
T.S. Zaporozhets, N.N. Besednova
FUNDAMENTAL AND APPLIED RESEARCH oF THE SRoMoV EPIDEMioLoGY
and microbiology research institute for the prevention of biological hazards in the far east region
Federal State Budgetary Scientific Institution «Research Somov Institute of Epidemiology and Microbiology», Vladivostok, Russia
The article presents information on the activities of the Federal State Budget Scientific Institution «Scientific Research Institute of Epidemiology and Microbiology named after GP Somov» in providing counteraction to biological hazards in the Far Eastern region.
Keywords: fundamental and applied research, biosafety, infectious diseases.
В конце XX века произошла смена приоритетов в научно-техническом прогрессе. Новые открытия в молекулярной биологии и развитие молекулярной медицины открыли практически безграничные возможности вмешательства в процессы жизнедеятельности человеческого организма. Возникла угроза биологической безопасности, включающей широкий круг вопросов, решение которых в современных условиях становится частью национальной безопасности как необходимого условия устойчивого развития страны. Эта угроза обуславливается целым рядом различных факторов, среди которых можно выделить наличие естественных резервуаров патогенных организмов в природных очагах и неконтролируемое высвобождение и распространение живых организмов, особенно генетически модифицированных, с неустановленными механизмами влияния на экосистемы, массовые вспышки инфекционных заболеваний естественного происхождения и трансграничные заносы известных и неизвестных ранее опасных возбудителей инфекционных болезней, аварии и диверсии на объектах, где проводятся работы с патогенными микроорганизмами, применение опасных и особо опасных биологических агентов в террористических целях, применение различных видов биологического оружия, созданного за рубежом на базе новейших достижений в области ге-номики, протеомики и генной инженерии патогенов.
В этой связи обеспечение глобальной безопасности здоровья через снижение угроз опасных ин-
фекционных болезней становится элементом национальной безопасности как необходимого условия устойчивого развития страны и является приоритетом Правительства РФ, предпринимающего меры противодействия биотерроризму [6].
На сегодняшний день в Российской Федерации сформированы законодательная, правовая и нормативно-методическая базы, регулирующие деятельность в области биологической безопасности, разработаны и вступили в силу международные конвенции и федеральные законы, позволяющие контролировать и регулировать научно-исследовательскую и производственную деятельность в области современных биотехнологий.
В целях выработки более действенных мер в области противодействия биологической опасности Минпромнауки РФ совместно с РАН и другими заинтересованными министерствами и ведомствами разработали Концепцию биологической безопасности РФ, в которой определили основные направления государственной политики в данной области. В 2007 году была утверждена Концепция биологической безопасности государств-участников Содружества Независимых Государств.
В ноябре 2013 года президентом утверждены «Основы государственной политики в области обеспечения химической и биологической безопасности Российской Федерации на период до 2025 года и дальнейшую перспективу» [2], в настоящее время
ведутся публичные обсуждения проекта Федерального закона «О биологической безопасности населения», целью которых является создание правового поля для реализации мер, направленных на последовательное снижение до приемлемого уровня риска воздействия негативных биологических факторов на население и окружающую среду. Планируется, что закон вступит в силу в декабре 2017 года.
Защита от возбудителей опасных инфекционных заболеваний представляет собой комплекс специальных, медицинских и ветеринарных мероприятий, осуществляемых в целях недопущения возникновения заболеваний или максимального ослабления последствий непредотвращенного заражения и минимизации социально-экономического ущерба [4].
Очевидно, что обеспечение противодействия биологической опасности и практического реагирования на конкретные чрезвычайные ситуации, наряду с деятельностью государственных органов власти при возникновении чрезвычайных ситуаций, прогнозированием вспышек инфекционных заболеваний, специфической индикацией и диагностикой, профилактикой и лечением, защитой от патогенов (средства и методы обеззараживания), не может эффективно решаться без проведения целенаправленных фундаментальных и прикладных исследований в области микробиологии, вирусологии, иммунологии, генетической инженерии [1, 3].
Исследования молекулярно-биологических основ патогенности и адаптивной изменчивости особо опасных вирусов и бактерий, механизмов патогенеза, иммуногенеза, персистенции, аттенуации и эволюции возбудителей, взаимоотношений с носителями и переносчиками обеспечивают научные основы для создания средств и методов управления функциями врожденного иммунитета для иммунопрофилактики и иммунотерапии бактериальных и вирусных инфекций, предупреждения и ликвидации последствий биотерроризма и инфекций, вызываемых неизвестными патогенами.
Географическое и геополитическое положение Дальневосточного федерального округа, где распространены крупнейшие очаги природно-очаговых инфекций - клещевого энцефалита, иксодовых клещевых боррелиозов, геморрагической лихорадки с почечным синдромом, клещевого риккетсиоза Северной Азии, а также лептоспирозов, бешенства, туляремии, эпидемического псевдотуберкулеза (дальневосточной скар-латиноподобной лихорадки), в сравнении с другими субъектами Российской Федерации, в особой степени предопределяет значение проблемы биобезопасности и защиты от угроз опасных инфекционных болезней.
Приграничное расположение ряда субъектов ДФО, интенсификация приграничной торговли, международного сотрудничества в рамках Шанхайской организации, развитие международного туризма, создание
международного транспортного коридора «Европа -Россия - АТР», игорной зоны «Приморье, принятие Закона о свободном порте Владивосток увеличивают вероятность появления новых эпидемиологических рисков и неожиданного возникновения событий, ассоциированных с чрезвычайными ситуациями эпидемического характера. На территории Юго-Восточной Азии и западных областей Тихого океана за последние шесть лет вновь отмечено появление повторных и ряда новых зоонозных и арбовирусных заболеваний. В последние годы участились случаи завоза туристами в Россию тропических инфекций, вызываемых флавивирусами Денге, Чикунгунья, Западного Нила, японского энцефалита. Природно-очаговые инфекции в регионе являются важной проблемой не только для гражданского населения, но и для военнослужащих, проходящих службу на его территории, случаи заболевания среди этого контингента наблюдаются практически ежегодно. Заражение возбудителями среди военнослужащих происходит как в бытовых, так и трудовых условиях, при этом полевые учения, работа на складах в гаражах и на пограничных заставах, частях и судах Тихоокеанского флота являются потенциально опасными, особенно при нарушении противоэпидемических мероприятий по профилактике инфекций.
Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Научно-исследовательский институт эпидемиологии и микробиологии имени Г.П. Сомова», созданный в апреле 1941 года с целью производства лечебно-профилактических и диагностических препаратов для нужд армии, в настоящее время является единственным академическим научным учреждение противоэпидемического профиля в системе ФАНО на Дальнем Востоке Российской Федерации.
Вклад Института в обеспечение биологической безопасности Дальневосточного региона определяется фундаментальными исследованиями, направленными на формирование научно-технического задела в области эпидемиологии, медицинской и молекулярной микробиологии, инфекционной патологии и иммунологии с целью создания высокотехнологичных инновационных продуктов - методов и средств диагностики, профилактики и терапии инфекционных болезней.
Комплексное изучение эколого-эпидемиологи-ческих особенностей природно-очаговых и зооноз-ных инфекций, актуальных для Сибири и Дальнего Востока позволило выявить общие механизмы формирования и сохранения гетерогенных популяций возбудителей, установить ведущие факторы, определяющие развитие эпизоотического и эпидемического процессов.
Наиболее важные научные достижения связаны с открытием в 1959 году академиком Г.П. Сомовым в содружестве с практическими врачами новая кли-нико-эпидемическая форма псевдотуберкулеза -
дальневосточной скарлатиноподобной лихорадки -новой клинико-эпидемической формы псевдотуберкулеза. В дальнейшем в результате многолетних исследований учеными Института были получены новые данные о возбудителе инфекции, разработаны методы лабораторной диагностики и система профилактических и противоэпидемических мероприятий, применяемая органами здраво-охранения болезни, сконструированы новые диагностические препараты. Принципиально новая концепция о псих-рофильности патогенных микроорганизмов, способных существовать как в организме человека, так и в окружающей среде, где в условиях низкой температуры они проявляют свои наибольшие агрессивные потенции, выдвинутая Г.П. Сомовым, в дальнейшем получила подтверждение в работах исследователей.
Заслуга ученых Института - открытие новых для Дальнего Востока при-родноочаговых инфекций -клещевого риккетсиоза Северной Азии, лихорадки цуцугамуши, энцефалита Повассан (из комплекса клещевого энцефалита), широкие исследования геморрагической лихорадки с почечным синдромом.
Фундаментальные исследования в области вирусологии выполняемые в Институте с использованием молекулярно-генетических методов секвенирования геномов, включают изучение эко-лого-эпидемиологических особенностей инфекций, вызываемых флавивирусами, циркулирующими и вновь завезенными на территорию Дальнего Востока туристами и транспортированными перелётными птицами (Денге, Чикунгунья, Западного Нила, японского энцефалита). В результате выполненных исследований раскрыты клеточные и молекулярные механизмы противовирусной защиты при клещевом энцефалите, установлена связь между молекулярно-генетической характеристикой штаммов вируса клещевого энцефалита, ассоциированной с различной степенью вирулентности, и формами проявления инфекционного процесса у человека, выявлены различия в действии на клетки врожденного и адаптивного иммунитета штаммов вируса клещевого энцефалита дальневосточного субтипа.
Институт обладает уникальной коллекцией штаммов бактерий и вирусов, являющихся возбудителями наиболее значимых в регионе Дальнего Востока и Сибири зоонозных и сапрозоонозных инфекций, в том числе особо-опасных инфекций (ПБА II группы патогенности), относящихся к приоритетным (критическим) биологическим агентам, которые должны быть учтены при стратегическом планировании готовности к вспышкам, вызванным биологическим терроризмом: высокоприоритетные агенты категории А, представляющие риск для национальной безопасности (флавивирусы геморрагических лихорадок), высокоприоритетные агенты категории В (виды рода Salmonella), которые легко диссиминируют, вызыва-
ют умеренную заболеваемость и низкую смертность, но требуют компетентной диагностики и усиленного надзора за заболеваемостью, наиболее приоритетные агенты, представляющие потенциал для высокой заболеваемости и главного удара по здоровью населения - эмерджентные патогены, (хантавирусы, РНК-содержащие арбовирусы из семейства Flaviviridae), а также риккетсии, боррелии, листерии, иерсинии.
В течение последних 10 лет в Институте разрабатываются технологии эпидемиологического, микробиологического и молекулярно-генетического мониторинга за возбудителями инфекционных болезней, развиваются научные исследования в области организации референс-деятельности с целью усиления взаимодействия лабораторий и научных центров Ро-спотребнадзора. На базе коллекции Института действует Дальневосточная опорная база Федерального референс-центра по мониторингу за иерсиниозами ФГУН Санкт-Петербургский НИИЭМ им. Пастера, созданная по приказу Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека и Региональный центр микробиологического и молекулярно - генетического мониторинга за возбудителями сальмонеллеза и псевдотуберкулеза.
Коллекции бактерий рода Salmonella и Yersinia pseudotuberculosis позволяют осуществлять оперативный мониторинг формирования новых плаз-мидных типов возбудителей сальмонеллеза и псевдотуберкулеза. Разработанная в лаборатории молекулярной эпидемиологии и микробиологии технология централизованного микробиологического молекулярно-генетического мониторинга за возбудителями сальмонеллеза, апробирована при поддержке Управлений Роспотребнадзора ряда административных территорий Сибирского и Дальневосточного федеральных округов. Технология основана на внутривидовом типировании сальмонелл с использованием плазмидного анализа штаммов микроба в комплексе с рестрикционным анализом ДНК отдельных плазмид, RAPD-типированием, данных серотипирования и антибиотикорезистентности, установлении связи геновариантов с источниками инфекции, что позволяет связать в единую систему заболеваемость населения в различных субъектах Сибири и Дальнего Востока, представить географию миграций сальмонелл в пределах крупных территориальных образований, оценить эпидемическую значимость разных генотипов в заболеваемости населения, выявить новые эпидемические типы микроба и повысить целенаправленность проводимых противоэпидемических мероприятий. В настоящее время по заказу Роспотребнадзора в Институте готовится методическое письмо для внедрения технологии централизованного микробиологического мониторинга за возбудителями сальмонеллеза в субъектах Российской Федерации.
К специальным мероприятиям обеспечения биобезопасности относятся, в числе прочего, мониторинг состояния экосистем, биоцидов различных видов хозяйственной и биологической деятельности, очагов инфекционных заболеваний, природных резервуаров и биологических объектов, а также оценка и прогнозирование биологической обстановки, индикация и идентификация биологических патогенных агентов [1]. Систематические наблюдения за конкретным регионом позволяют получать базы данных, изучать влияние различных факторов на эпидемиологическую ситуацию и выявлять необычные случаи, требующие глубокого изучения.
В НИИ эпидемиологии и микробиологии имени Г.П.Сомова в рамках стратегии контроля за природным очагом хантавирусной инфекции разработана Система мониторинга эпизоотического процесса ГЛПС в природных популяциях мышевидных грызунов основана на определении маркерных показателей эпизоотической активности и их пороговых значений по данным анализа динамики популяций и эпизоотического процесса у грызунов - носителей хантовирусов лесного комплекса в свойственных и несвойственных местах обитания. Система позволяет определять периоды острой инфекции с активным выделением вируса во внешнюю среду в разных фазах популяционной динамики, при которых наступает ухудшение эпизоотической ситуации и эпидемическое неблагополучие в природных очагах ГЛПС лесных и лесостепных экосистем, обозначать наиболее оптимальные сроки проведения истребительских мероприятий, а также разрабатывать прогноз по эпи-зоотологической ситуации и заболеваемости ГЛПС.
Комплексная система микробиологического и мо-лекулярно-генетического мониторинга за возбудителем листериоза, L. monocytogenes, включает адаптированные и оптимизированные для отечественных условий методы микробиологической дифференциации листерий с использованием сконструированных для этих целей запатентованных оригинальных селективных и дифференциальных питательных сред на основе отечественного сырья; б) экспресс-методы выявления и идентификации возбудителя листериоза, основанные на ПЦР, специфичной в отношении консервативных фрагментов генов пато-генности, кодирующих белки-интерналины, которые могут служить базой для анализа принадлежности штаммов листерий к определенной филогенетической линии и для оценки их эпидемиологической значимости); систему типирования L. monocytogenes на основе мультилокусного секвенирования генов факторов патогенности, позволяющую дифференцировать эпидемически несвязанные между собой изоляты листерий и обеспечивающую проведение систематического анализа и прогнозирование заболеваемости этой инфекцией. Разработанные методы
используются для проведения мониторинга за возбудителем листериоза как с целью диагностики заболеваний человека и животных, так и для сертификации продуктов питания.
Еще одно направление фундаментальных научных исследований института, имеющее исключительно важное значение в обеспечении защиты от возбудителей опасных инфекционных заболеваний, нацелено на управление системами врожденного и приобретенного иммунитета и включает разработку подходов к направленной регуляции иммунного ответа с использованием биологически активных веществ (БАВ) из морских гидробионтов Тихого океана, способных стимулировать врожденный иммунитет и усиливать протективный эффект средств экстренной и специфической профилактики. В основе исследований лежит направленный поиск и изучение БАВ - лигандов рецепторов клеток врожденного иммунитета, стимулирующих толл-подобные рецепторы - субстанций с противовирусными и антибактериальными лечебными и профилактическими свойствами.
К настоящему времени охарактеризованы имму-номодулирующие свойства поликатионных и полианионных полисахаридов (фукоиданов, хитозана и их производных, липополисахаридов и полисахаридов из морских протеобактерий), низкомолекулярных соединений морского происхождения (сульфатиро-ванные полиоксистероиды, пептиды, нуклеиновые кислоты, комплексы аминокислот) из морских беспозвоночных, водорослей и рыб, установлены механизмы иммуномодулирующего, противовоспалительного, антитоксического, гиполипидемического, пребиотического действия сульфатированных фу-коиданов, исследуются молекулярные, биохимические и морфологические аспекты защитной реакции организма при развитии инфекционно-воспалитель-ных процессов бактериальной и вирусной природы, разрабатываются новые вакцинные композиции с использованием в качестве адьювантов сульфатиро-ванных полисахаридов из морских бурых водорослей - фукоиданов, обладающих широким спектром биологической активности - антибактериальной, антивирусной, иммуномодулирующей, противоопухолевой, антиадгезивной и др.
В лаборатории флавивирусных инфекций унифицированы подходы к экспериментальному (доклиническому) изучению биологически активных веществ с противовирусной активностью, позволяющие проводить широкомасштабный скрининг соединений и оценивать эффективность действия в константных условиях.
Технологические платформы, в рамках которых проводятся исследования и разработки включают: мультиплексную детекцию микроорганизмов и продуктов их жизнедеятельности с использованием ПЦР в реальном времени, полногеномное
секвенирование, плазмидный и хромосомный анализ штаммов; флуоресцентную микроскопию высокого разрешения, в том числе конфокальную; фермент-субстратные системы детекции; проточную цитометрию клеток и компьютерные системы обработки данных.
Для повышения объективности, качества и скорости обработки информации в Институте разрабатываются и используются современные методы обработки экспериментальных данных, ориентированные на использование современных ЭВМ, такие как программа для ЭВМ «Биохимическая дифференциально-диагностическая идентификация бактерий рода Yersinia», основанная на данных исследований биохимических свойств и фенотипических признаков энте-робактерий, входящих в семейство Enterobacteriacea, «Программа обработки данных мониторинга природных очагов хантавирусной инфекции», с помощью которой можно автоматизировать процесс расчета ре-зервуарного потенциала видов грызунов-носителей хантавирусов или отдельных экологических групп в структуре их популяций.
Основные перспективы Института в области обеспечения биологической безопасности связаны с развитием и углублением имеющихся направлений: изучением общих и частных закономерностей возникновения, функционирования и эпидемического проявления природных очагов бактериальных и вирусных природно-очаговых инфекций; исследованием генетического разнообразия и закономерностей геномной организации бактериальных и вирусных патогенов; исследованием молекулярных механизмов генетической изменчивости и эволюции появления высокопатогенных вирусов и бактерий; разработкой новых технологий эпидемиологического, микробиологического и молекулярно-генетического мониторинга за возбудителями инфекционных болезней.
В заключение следует отметить, что в связи с непредсказуемостью возникновения эпидемических вспышек и ростом инфекционной заболеваемости, связанных с изменчивостью возбудителей инфекционных болезней, фундаментальные и прикладные исследования по проблеме инфекционной патологии и противодействию угрозам биологической опасности, выполняемые в Федеральном государственном бюджетном научном учреждении «Научно-исследо-
вательский институт эпидемиологии и микробиологии имени Г.П. Сомова» требуют дальнейшего развития с учетом меняющихся социально-технических условий и поддержки как на федеральном, так и на региональном уровне.
Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Финансирование. Исследование выполнено без привлечения спонсорских средств.
ЛИТЕРАТУРА
1. Евстигнеев В.И. Биологическое оружие и проблемы обеспечения биологической безопасности. Режим доступа: https://www.armscontrol.ru/course/ 1еС;ш^03а/ viye30325b.htm.
2. Основы государственной политики в области обеспечения химической и биологической безопасности Российской Федерации на период до 2025 года и дальнейшую перспективу (утв. Президентом РФ 01.11.2013 № Пр-2573). Справочно-правовая Система Консультант Плюс [Интернет-ресурс].
3. Запорожец Т.С. НИИ эпидемиологии и микробиологии имени Г.П. Сомова: от прошлого к будущему // Здоровье. Медицинская экология. Наука. 2016; 2(65): 3-11.
4. Смоленский В. Ю., Ежлова Е.Б., Демина Ю. В., Топорков В.П., Топорков А.В., Ляпин М.Н., Кутырев В.В. Актуальные проблемы биологической безопасности в современных условиях. Часть 3. Научное обеспечение национального нормирования широкого формата биологической безопасности // Вестник российской академии наук. 2014; 69(11-12): 118-127.
5. Концепция биологической безопасности государств-участников Содружества независимых Государств (утв. решением Совета по сотрудничеству в области здравоохранения государств-участников Содружества Независимых Государств 15 марта 2007 г.).
6. Ляпин М.Н., Головко Е.М., Малюкова Т.А., Ежов И.Н., Костюкова Т.А., Кутырев В.В., Кривуля С.Д., Федоров Ю.М., Дроздов И.Г., Нетесов С.В., Сергеев А.Н., Ставский Е.А. Биологическая безопасность. Термины и определения. - Саратов: ОАО «Приволжское книжное издательство», 2006. - 112 с.
7. Онищенко Г. Основная работа по биобезопасности у нас еще впереди // Ремедиум. 2005; 24-28.
Сведения об авторах
Запорожец Татьяна Станиславовна - д.м.н., профессор, заместитель директора по научной работе Федерального государственного бюджетного научного учреждения «Научно-исследовательский институт эпидемиологии и микробиологии имени Г.П. Сомова», телефон 8(423)2444234, 690087, г. Владивосток, ул. Сельская, 1, е-тай: [email protected]
Беседнова Наталия Николаевна - академик РАН, д.м.н., профессор, главный научный сотрудник лаборатории иммунологии Федерального государственного бюджетного научного учреждения «Научно-исследовательский институт эпидемиологии и микробиологии имени Г.П. Сомова», телефон 8(423)2444234, 690087, г. Владивосток, ул. Сельская, 1, е^ай: [email protected]
