Đặc điểm đột biến gene kháng thuốc Rifampicin và Isoniazide của vi khuẩn lao (Mycobacterium tuberculosis) ở tỉnh Đồng Tháp
,
,
,
,
,
,
và
*
Article Sidebar
Full Text: 
PDF
Abstract
The advent of Multidrug-Resistant Tuberculosis (MDR-TB) has significantly complicated the control of tuberculosis, with the prompt diagnosis of MDR-TB presenting a notable challenge. This study aimed to elucidate the molecular characteristics of rpoB, katG, and inhA gene mutations associated with resistance to Rifampicin (RIF) and Isoniazid (INH) in drug-resistant Mycobacterium tuberculosis isolated from Dong Thap province. A total of twenty-nine drug-resistant Mycobacterium tuberculosis isolates (n=29) underwent genomic DNA extraction followed by Next-Generation Sequencing (NGS) technique. This analysis facilitated the identification of mutational patterns within the rpoB, katG, and inhA genes. The results showed that Ser450Leu mutation was the most prevalent, occurring in 58.6% of the rpoB gene sequences. Additionally, a novel mutation, Ser254Pro, was identified in 3.4% of the samples. The study also documented seven other mutations within the rpoB gene: Gln432Lys, Asp435Tyr, Asp435Val, His445Tyr, His445Leu, Ser450Cys, and Leu452Pro. Within the katG gene, two mutations were documented: Ser315Thr, with a prevalence of 82.8%, and Arg463Leu, observed in 96.6% of the isolates. Additionally, the inhA gene exhibited a singular mutation, Ile194Thr (representing 3.4%), which is implicated in conferring resistance to Isoniazid (INH).
Tóm tắt
Sự xuất hiện của bệnh lao đa kháng thuốc (MDR-TB) đã gây khó khăn trong kiểm soát bệnh lao, và việc chẩn đoán kịp thời MDR-TB là một thách thức đáng chú ý. Mục tiêu nghiên cứu là xác định đặc điểm phân tử của đột biến gen rpoB, katG, inhA liên quan đến khả năng kháng Rifampicin (RIF) và Isoniazid (INH) ở vi khuẩn lao kháng thuốc được phân lập ở tỉnh Đồng Tháp. Tổng cộng có 29 mẫu vi khuẩn lao kháng thuốc (n=29) đã được ly trích DNA bộ gen bằng kỹ thuật NGS từ đó xác định các đột biến trên gen rpoB, katG và inhA. Kết quả cho thấy đột biến Ser450Leu là phổ biến nhất (58,6%) trên gen rpoB. Ngoài ra, một đột biến mới, Ser254Pro, đã được xác định ở 3,4% số mẫu. Nghiên cứu cũng ghi nhận 7 đột biến khác trên gen rpoB: Gln432Lys, Asp435Tyr, Asp435Val, His445Tyr, His445Leu, Ser450Cys và Leu452Pro. Trên gen katG, hai đột biến đã được ghi nhận: Ser315Thr, với tỷ lệ phổ biến là 82,8% và Arg463Leu, được quan sát thấy ở 96,6% các chủng phân lập. Ngoài ra, gen inhA biểu hiện một đột biến đơn lẻ, Ile194Thr (chiếm 3,4%), có liên quan đến khả năng kháng Isoniazid (INH).
Article Details
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.
Tài liệu tham khảo
Callum, J., Nguyen, P. T. B., Martinez, E., Nguyen, V. T., Garden, F., Nguyen, N. V., Nguyen, T. A., Nguyen, H. B., Nguyen, S. V., Luu, K. B., Ho, J., Linh, N. N., Britton, W. J., Sintchenko, V., Fox, G. J., & Marks, G. B. (2022). Prevalence and genetic basis of first-line drug resistance of Mycobacterium tuberculosis in Ca Mau, Vietnam. ERJ open research, 8(4), 00122-2022. https://doi.org/10.1183/23120541.00122-2022
Caws, M., Thwaites, G., Stepniewska, K., Lan, N. T. N., Duyen, N. T. H., Phuong, N. T., Huyen, M. N. T., Duy, P. M., Loc, T. H., Chau, T. T. H., Van Soolingen, D., Kremer, K., Chau, N. V. V., Chinh, N. T., Farrar, J. (2006). Beijing genotype of Mycobacterium tuberculosis is significantly associated with human immunodeficiency virus infection and multidrug resistance in cases of tuberculous meningitis. Journal of Clinical Microbiology, 44(11), 3934-3939.
Chaidir, L., Ruesen, C., Dutilh, B. E., Ganiem, A. R., Andryani, A., Apriani, L., Huynen, A. M., Ruslami, R., Hill, C. P., Crevel R., & Alisjahbana, B. (2018). Use of whole genome sequencing to predict Mycobacterium tuberculosis drug resistance in Indonesia. Journal of Global Antimicrobial Resistance. doi:10.1016/j.jgar.2018.08.018
Comas, I. (2017). Genomic Epidemiology of Tuberculosis. Advances in experimental medicine and biology, 1019, 79–93.
Doorn, H. R., Kuijper, E. J., Van Der Ende, A., Welten, A. G., Van Soolingen, D., de Haas, P. E., & Dankert, J. (2001). The susceptibility of Mycobacterium tuberculosis to isoniazid and the Arg>Leu mutation at codon 463 of katG are not associated. Journal of clinical microbiology, 39(4), 1591–1594. https://doi.org/10.1128/JCM.39.4.1591-1594.2001
Hà, N. T. (2012). Nghiên cứu lâm sàng, cận lâm sàng, đột biến gen rpoB, katG và inhA của vi khuẩn trong lao phổi tái phát (luận án tiến sĩ Y học). Trường Đại học Y Hà Nội.
Heep, M., Brandstätter, B., Rieger, U., Lehn, N., Richter, E., Rüsch-Gerdes, S., & Niemann, S. (2001). Frequency of rpoB mutations inside and outside the cluster I region in rifampin-resistant clinical Mycobacterium tuberculosis isolates. Journal of clinical microbiology, 39(1), 107–110.
https://doi.org/10.1128/JCM.39.1.107-110.2001
Ko, D. H., Lee, E. J., Lee, S. K., Kim, H. S., Shin, S. Y., Hyun, J., Kim, J. S., Song, W., & Kim, H. S. (2019). Application of next-generation sequencing to detect variants of drug-resistant Mycobacterium tuberculosis: genotype–phenotype correlation. Annals of Clinical Microbiology and Antimicrobials, 18(1), 1-8.
Lempens, P., Meehan, C. J., Vandelannoote, K., Fissette, K., de Rijk, P., Van Deun, A., Rigouts, L., & De Jong, B. C. (2018). Isoniazid resistance levels of Mycobacterium tuberculosis can largely be predicted by high-confidence resistance-conferring mutations. Scientific reports, 8(1), 3246.
https://doi.org/10.1038/s41598-018-21378-x
Matsui, T., Pinhata, J. M. W., Rabello, M. C. D. S., Brandão, A. P., Ferrazoli, L., Leão, S. C., Viana-Niero, C., & Oliveira, R. S. (2020). Frequency of first and second-line drug resistance-associated mutations among resistant Mycobacterium tuberculosis clinical isolates from São Paulo, Brazil. Memorias do Instituto Oswaldo Cruz, 115, e200055. https://doi.org/10.1590/0074-02760200055
Minh, N. N., Bac, N. V., Son, N. T., Lien, V. T., Ha, C. H., Cuong, N. H., Mai, C. T., & Le, T. H. (2012). Molecular characteristics of rifampin- and isoniazid-resistant Mycobacterium tuberculosis strains isolated in Vietnam. Journal of clinical microbiology, 50(3), 598–601. https://doi.org/10.1128/JCM.05171-11
Paul, B., Gupta, H., Thokur, M. S., G, V. T., & Kapaettu, S. (2016). Repeat sequence analysis of Mycobacterium Tuberculosis. Journal of Computational Methods in Sciences and Engineering, 16(1), 157–164. https://doi.org/DOI: 10.3233/JCM-160597
Rozwarski, D. A., G. A. Grant, D. H. R. Barton, W. R. Jacobs, Jr., & Sacchettini, J.C.. (1998). Modification of the NADH of the isoniazid target (InhA) from Mycobacterium tuberculosis. Science, 279, 98-102.
Seemann, T. (2015). Snippy: rapid haploid variant calling and core SNP phylogeny. GitHub. Available at: github. com/tseemann/snippy.
Shea, J., Halse, T. A., Kohlerschmidt, D., Lapierre, P., Modestil, H. A., Kearns, C. H., Dworkin, F. F., Rakeman, J. L., Escuyer, V., & Musser, K. A. (2021). Low-Level Rifampin Resistance and rpoB Mutations in Mycobacterium tuberculosis: an Analysis of Whole-Genome Sequencing and Drug Susceptibility Test Data in New York. Journal of clinical microbiology, 59(4), e01885-20.
https://doi.org/10.1128/JCM.01885-20
Siu, G. K. H., Zhang, Y., Lau, T. C., Lau, R. W., Ho, P., Yew, W. W., Lau, C. B., Cheng, V. C., Yuen, K., & Yam, W. (2011). Mutations outside the rifampicin resistance-determining region associated with rifampicin resistance in Mycobacterium tuberculosis. Journal of Antimicrobial Chemotherapy, 66(4), 730–733. https://doi.org/10.1093/jac/dkq519
Thái, N. T. T. (2014). Nghiên cứu đặc điểm phân tử gen rpoB, katG của vi khuẩn lao đa kháng thuốc ở Việt Nam (luận án tiến sĩ Y học). Trường Đại học Y Hà Nội.
Ủy ban nhân dân tỉnh Đồng Tháp. (2021). Báo cáo tổng kết công tác phòng, chống lao (số 523/BC-UBND).
Walker, T. M., Kohl, T. A., Omar, S. V., Hedge, J., Del Ojo Elias, C., Bradley, P., Iqbal, Z., Feuerriegel, S., Niehaus, K. E., Wilson, D. J., Clifton, D. A., Kapatai, G., Ip, C. L. C., Bowden, R., Drobniewski, F. A., Allix-Béguec, C., Gaudin, C., Parkhill, J., Diel, R., Supply, P., & Modernizing Medical Microbiology (MMM) Informatics Group. (2015). Whole-genome sequencing for prediction of Mycobacterium tuberculosis drug susceptibility and resistance: a retrospective cohort study. The Lancet. Infectious diseases, 15(10), 1193–1202.
WHO. (2021a). Catalogue of mutations in Mycobacterium tuberculosis complex and their association with drug resistance.
WHO. (2021b). Global tuberculosis report 2021.
Zenteno-Cuevas, R., Cuevas-Córdoba, B., & Parissi-Crivelli, A. (2019). rpoB, katG and inhA mutations in multi-drug resistant strains of Mycobacterium tuberculosis clinical isolates from southeast Mexico. Enfermedades Infecciosas y Microbiología Clínica, 37(5), 307-313.
Zhang, D., Gomez, J. E., Chien, J. Y., Haseley, N., Desjardins, C. A., Earl, A. M., Hsueh, P. R., & Hung, D. T. (2016). Genomic Analysis of the Evolution of Fluoroquinolone Resistance in Mycobacterium tuberculosis Prior to Tuberculosis Diagnosis. Antimicrobial agents and chemotherapy, 60(11), 6600–6608. https://doi.org/10.1128/AAC.00664-16