Leptospirosis is a zoonotic disease found virtually worldwide. Microscopic Agglutination Test with live leptospira (MAT) is the reference method for the serological diagnosis of leptospirosis. MAT is based on assessing serum potential to agglutinate live reference serovar Leptospira maintained at a reference laboratory. At some laboratories having own collections of isolated and reference Leptospira strains applicable for serological diagnosis, those microorganisms are maintained for many years by repeated subculturing, that increases markedly a chance of strain cross-contamination. The lack of adequate quality control for reference strains may affect data of epidemiological studies. Control of Leptospira spp. reference strains purity and stability of their antigenic composition is very important for diagnosis of leptospirosis. The study objective was to compare the 16S rRNA gene nucleotide sequences of some Leptospira strains from the collection of the St. Petersburg Pasteur Institute to with relevant sequences uploaded to GenBank. In this study, 38 Leptospira strains were investigated. Nucleotide sequences of 36 strains were deposited in the international GenBank database, inconsistencies were revealed in two strains. The study found that the control Leptospira strains from the collection of the St. Petersburg Pasteur Institute had minimal dissimilarities from international control strains. The analysis of the resultant 16S rRNA sequences has shown the presence of point mutations, transitions, deletions and insertions, regardless of the strain species. The open leptospira pan-genome demonstrates high genomic variability in species due to the capability of leptospira for lateral gene transfer in order to adapt to changing environmental conditions. The massive acquisition and loss of genes give rise to an increased species diversity. The 16S rRNA gene is suitable for screening diagnostics; however, high level of the fragment similarity and close phylogenetic relationship between different species put bounds to its use in genotyping. The presence of point nucleotide mutations is most likely associated with the evolutionary mechanisms of leptospira, their ability to horizontal gene transfer and crossing-over, including ribosomal genes, but this assumption necessitates additional research. For specimen genotyping it is necessary to select alternative genes with high specificity and sufficient level of nucleotide divergence. The study shows a need for genetic analysis of collection strains in order to control the purity of cultures.
Лептоспироз является распространенным практически по всему миру зооантропонозным заболеванием. Эталонным методом для серологической диагностики лептоспироза является реакция микроскопической агглютинации с живыми лептоспирами (РМА). Этот метод основан на оценке способности сыворотки агглютинировать живые бактерии Leptospira эталонных сероваров, поддерживаемых в референс-лаборатории. В лабораториях, которые имеют коллекцию собственных изолированных и референсных штаммов Leptospira, используемых для серологической диагностики, эти микроорганизмы сохраняются в течение многих лет путем повторного пассирования, что значительно увеличивает шансы кросс-контаминации штаммов. Отсутствие адекватного контроля качества референсных штаммов может отрицательно повлиять на эпидемиологические исследования. Контроль чистоты и постоянства антигенного состава референсных штаммов Leptospira spp. имеет большое значение для диагностики лептоспироза. Целью данного исследования было сравнение нуклеотидных последовательностей гена 16S, некоторых коллекционных штаммов лептоспир Санкт-Петербургского Института им. Пастера, с последовательностями, загруженными в международную базу данных. В работе были изучены 38 штаммов лептоспир. Нуклеотидные последовательности 36 штаммов были депонированы в международную базу данных GenBank, в двух штаммах были обнаружены несоответствия. В результате исследования установлено, что контрольные штаммы Leptospira из коллекции Санкт-Петербургского института Пастера имеют минимальные отличия от международных контрольных штаммов. Анализ полученных последовательностей региона 16S рРНК, показал наличие точечных мутаций, транзиций, делеций и инсерций, независимо от видовой принадлежности штамма. Открытый пангеном лептоспир демонстрирует высокую геномную вариабельность у видов, что обусловлено способностью лептоспир к латеральному переносу генов, с целью приспособления к изменяющимся условиям среды. Массовое приобретение и потеря генов ведут к увеличению разнообразия видов. Ген 16S рРНК подходит для скрининговой диагностики, однако высокое сходство данного фрагмента и тесное филогенетическое родство разных видов ограничивает его использование для генотипирования. Наличие точечных нуклеотидных мутаций вероятнее всего связано с эволюционными механизмами лептоспир, их способностью к горизонтальному переносу генов и кроссинговеру, в том числе и рибосомальных генов, однако это предположение обуславливает необходимость проведения дополнительных исследований. Для генотипирования образцов необходим подбор альтернативных генов, с высокой специфичностью и достаточным уровнем дивергенции нуклеотидов. Проведенное исследование показывает необходимость проведения генетического анализа коллекционных штаммов с целью контроля чистоты культур.