mesЭкстремальная биомедицинаExtreme Medicine3033-89643033-8972Centre for Strategic Planning of the Federal Medical and Biological Agency10.47183/mes.2024-26-3-40-50mes-57Research ArticleВИРУСОЛОГИЯVIROLOGYМолекулярно-генетическая характеристика и филогенетический анализ российских и зарубежных вариантов вируса кори 2020–2024 гг.Molecular and genetic characteristics from phylogenetic analysis of Russian and foreign variants of measles virus 2020–2024https://orcid.org/0000-0002-8306-3466ЧерняеваЕ. Н.ChernyaevaE. N.

Черняева Eкатерина Николаевна, канд. биол. наук

Москва

Moscow

echernya@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0003-4657-0634МорозовK. В.MorozovK. V.

Морозов Кирилл Владимирович

Москва

Moscow

morozov.kv15@physics.msu.ruhttps://orcid.org/0000-0002-6301-9169МацвайA. Д.MatsvayA. D.

Мацвай Aлина Дмитриевна, канд. биол. наук

Москва

Moscow

AMatsvay@cspfmba.ruhttps://orcid.org/0000-0001-9129-3109ГуськоваM. С.GuskovaM. S.

Гуськова Mария Сергеевна, канд. физ.-мат. наук

Москва

Moscow

MGuskova@cspmz.ruhttps://orcid.org/0000-0002-8229-7260НекрасовА. Ю.NekrasovA. Y.

Некрасов Андрей Юрьевич

Москва

Moscow

ANekrasov1@cspfmba.ruhttps://orcid.org/0000-0003-0979-3409СтеценкоИ. Ф.StetsenkoI. F.

Стеценко Иван Федорович

Москва

Moscow

IStecenko@cspmz.ruhttps://orcid.org/0000-0002-1934-9857НосоваА. О.NosovaA. O.

Носова Анастасия Олеговна

Москва

Moscow

anosova.o@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0002-1931-2026КурскаяО. Г.KurskayaO. G.

Курская Ольга Григорьевна, канд. мед. наук

Новосибирск

Novosibirsk

kurskaya_og@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-9734-0620ШестопаловА. М.ShestopalovA. M.

Шестопалов Александр Михайлович, докт. биол.

Новосибирск

Novosibirsk

shestopalov2@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-9734-0620ШипулинГ. A.ShipulinG. A.

Шипулин Герман Александрович, канд. мед. наук

Москва

Moscow

shipulin@cspfmba.ruЦентр стратегического планирования и управления медико-биологическими рисками здоровью Федерального медико-биологического агентстваРоссияCentre for Strategic Planning and Management of Biomedical Health Risks of the Federal Medical Biological AgencyRussian FederationФедеральный исследовательский центр фундаментальной и трансляционной медициныРоссияFederal Research Center for Fundamental and Translational MedicineRussian Federation2024231020242634051Copyright © Черняева Е.Н., Морозов K.В., Мацвай A.Д., Гуськова M.С., Некрасов А.Ю., Стеценко И.Ф., Носова А.О., Курская О.Г., Шестопалов А.М., Шипулин Г.A., 20242024Черняева Е.Н., Морозов K.В., Мацвай A.Д., Гуськова M.С., Некрасов А.Ю., Стеценко И.Ф., Носова А.О., Курская О.Г., Шестопалов А.М., Шипулин Г.A.Chernyaeva E.N., Morozov K.V., Matsvay A.D., Guskova M.S., Nekrasov A.Y., Stetsenko I.F., Nosova A.O., Kurskaya O.G., Shestopalov A.M., Shipulin G.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.extrememedicine.ru/jour/article/view/57Введение

Введение. Молекулярно-генетическое исследование штаммов Measles morbillivirus, позволяющее оценивать гетерогенность клинически значимых штаммов, определять источники заражения и пути передачи инфекции, в настоящее время является актуальной задачей. В последние два года наблюдается рост заболеваемости корью в России и других странах. В данной работе мы даем генетическую характеристику клинических штаммов вируса кори, выявленных в 2023–2024 гг., и сравниваем их с глобальными вариантами, а также с российскими штаммами, выявленными в предыдущие годы.

Цель

Цель. Молекулярно-генетическая характеристика штаммов вируса кори, выявленных в России в период повышенной заболеваемости в 2023– 2024 гг. в двух крупных городах — Москве и Новосибирске, и их дальнейший филогенетический анализ.

Материалы и методы

Материалы и методы. В исследование включены 40 полученных в Москве и Новосибирске в 2023–2024 гг. последовательностей генома вируса кори, выделенного из образцов назофарингеального мазка. Данные сравнивали со штаммами, собранными в России в мае 2023 г., депонированными ЦНИИ эпидемиологии Роспотребнадзора, и штаммами, собранными в 2020 и 2021 гг. в Москве.

Результаты

Результаты. Изученные нуклеотидные последовательности Measles morbillivirus разделены на разные филогенетические группы в пределах генотипа D8. Для образцов генотипа B3, собранных в 2020 и 2023 гг., проведен сравнительный анализ с целью определения региона происхождения. Филогенетический анализ российских и зарубежных вариантов вируса кори позволяет предположить, что штаммы, циркулирующие в настоящее время в России, могут быть разновидностью штаммов, ранее циркулировавших в других странах и независимо распространившихся в России в 2023 г. Проведен анализ наиболее частых нуклеотидных замен в различных генах вируса кори. Определены наиболее вариабельные гены, на основе которых можно расширить филогенетический анализ.

Выводы

Выводы. Предложенный подход к молекулярно-генетическому исследованию полных и частичных последовательностей геномов клинических штаммов вируса кори, обнаруженных в 2023–2024 гг. в Москве и Новосибирске, дал возможность выделить подгруппы, отличающиеся по происхождению. Сравнение секвенированных нами штаммов Measles morbillivirus с глобальными последовательностями позволило обнаружить близкие последовательности, выявленные как в 2023 г., так и в предыдущие годы на территории различных стран мира. Из анализа эпидемически значимых штаммов Measles morbillivirus следует, что использование гена N позволяет с высокой достоверностью определять основной генотип, однако не является достаточным для изучения путей передачи вируса.

Introduction

Introduction. Over the past two years, there has been an increase in measles morbidity in Russia and other countries. In order to assess the heterogeneity of clinically significant strains of Measles morbillivirus to reveal the sources of infection and transmission routes strains, a molecular genetic study thus becomes an urgent task. In this paper, a genetic identification of clinical strains of measles virus detected in 2023–2024 is compared with global variants as well as Russian strains detected in previous years.

Materials and methods

Materials and methods. Forty measles virus genome sequences isolated from nasopharyngeal swab samples obtained in Moscow and Novosibirsk in 2023–2024 were included in the study. The data were then compared with strains collected in Russia in May 2023 and deposited at the Central Research Institute of Epidemiology, as well as strains collected in 2020 and 2021 in Moscow.

Results

Results. The nucleotide sequences of studied Measles morbillivirus strains were categorized into different phylogenetic groups within genotype D8. For samples of genotype B3 collected in 2020 and 2023, a comparative analysis was performed to identify the region of origin. Phylogenetic analysis of Russian and foreign variants of measles virus suggests that strains currently circulating in Russia may be a variety of strains that had previously circulated in other countries and independently spread to Russia in 2023. After analyzing the most frequent nucleotide substitutions in various measles virus genes, the most variable genes were identified to provide a basis for the extension of phylogenetic analysis.

Conclusions

Conclusions. The proposed approach to molecular genetic testing of complete and partial genome sequences of clinical isolate of measles virus detected in 2023–2024 in Moscow and Novosibirsk made it possible to identify strain subgroups that differ in origin. The comparison of the Measles morbillivirus strains sequenced in the present research with global sequences allowed us to detect similar sequences identified both in 2023 and in previous years in various countries of the world. The analysis of epidemiologically significant strains of Measles morbillivirus shows that N gene can be used to reliably determine the main genotype; however, this approach is not sufficient for studying the transmission pathways of the virus.

корьвирус коримолекулярно-генетический анализфилогенетический анализполногеномное секвенированиеmeaslesmeasles virusmolecular genetic testingphylogenetic testingfull genome sequencingРабота выполнена в рамках государственного задания ФМБА России № 388-03-2024-155The study was performed within the framework of the state assignment of FMBA of Russia № 388-03-2024-155ReferencesWorld Health Organization. Measles. [Онлайн]; Доступно: https://www.who.int/news-room/fact-sheets/detail/1#:~:text=1%20vaccination%20averted%2056%20million,the%20age%20of%205%20years [Accessed: September 5, 2023]World Health Organization. Measles. URL: https://www.who.int/news-room/fact-sheets/detail/1#:~:text=1%20vaccination%20averted%2056%20million,the%20age%20of%205%20years (accessed: September 5, 2023).Российский статистический ежегодник, 2023. Федеральная служба государственной статистики; 2023. [Онлайн]; Доступно: https://rosstat.gov.ru/storage/mediabank/Ejegodnik_2023.pdf [Accessed: July 5, 2024]Russian Statistical Yearbook, 2023. Federal State Statistics Service; 2023. URL: https://rosstat.gov.ru/storage/mediabank/Ejegodnik_2023.pdf (Accessed: July 5, 2024). (In Russ.).Global Measles Outbreaks. Centers for Disease Control and Prevention. [Онлайн]; Доступно: https://www.cdc.gov/globalhealth/1/data/global-1-outbreaks.html [Accessed: July 5, 2024]Global Measles Outbreaks. Centers for Disease Control and Prevention. URL: https://www.cdc.gov/globalhealth/1/data/global-1-outbreaks.html (accessed: July 5, 2024).Dixon MG, Ferrari M, Antoni S. Li X, Portnoy A, Lambert B, et al. Progress towards regional meats elimination – worldwide, 2000-2020. Morb Mortal Wkly Rep. 2021;70(45):1563. https://doi.org/10.15585/mmwr.mm7045a1Dixon MG, Ferrari M, Antoni S. Li X, Portnoy A, Lambert B, et al. Progress towards regional meats elimination — worldwide, 2000-2020. Morb Mortal Wkly Rep. 2021;70(45):1563. https://doi.org/10.15585/mmwr.mm7045a1Bedford H., Elliman D., Measles rates are rising again, BMJ 2024;384:q259. https://doi.org/10.1136/bmj.q259Bedford H, Elliman D. Measles rates are rising again. BMJ. 2024;384:q259. https://doi.org/10.1136/bmj.q259World Health Organization. Measles. [Онлайн]; Available: https://www.who.int/europe/ru/publications/m/item/1-and-rubella-monthly-update-who-european-region-june-2024 [Accessed: July 5, 2024]World Health Organization. Measles. URL: https://www.who.int/europe/ru/publications/m/item/1-and-rubella-monthly-updatewho-european-region-june-2024 (accessed: July 5, 2024).Заболеваемость корью в России в 2023 году оказалась рекордной за 30 лет. [Онлайн]; Доступно: https://medvestnik.ru/content/news/Zabolevaemost-koru-v-Rossii-v-2023-godu-okazalas-rekordnoi-za-30-let.html [Accessed: July 5, 2024]Measles incidence in Russia in 2023 was a 30-year record. URL: https://medvestnik.ru/content/news/Zabolevaemost-koruv-Rossii-v-2023-godu-okazalas-rekordnoi-za-30-let.html (accessed: July 5, 2024) (In Russ.).RIA News. [Онлайн]; Доступно: https://ria.ru/20230420/kor-1866513301.html [Accessed: July 5, 2024]RIA News. URL: https://ria.ru/20230420/kor-1866513301.html (accessed: July 5, 2024).RIA News. [online]; Доступно: https://ria.ru/20230420/kor-1866513301.html [Accessed: July 5, 2024] (In Russ.).Refugees from Ukraine recorded by country. URL: https://data.unhcr.org/en/situations/ukraine (accessed: July 5, 2024).Refugees from Ukraine recorded by country. [Online]; Доступно: https://data.unhcr.org/en/situations/ukraine. [Accessed: July 5, 2024]The World Health Organization. 1 — number of reported cases. URL: www.who.int/data/gho/data/indicators/indicator-details/ GHO/1--number-of-reported-cases (accessed: July 15, 2023).The World Health Organization. 1 – number of reported cases. [Online]; Available: www.who.int/data/gho/data/indicators/indicator-details/GHO/1--number-of-reported-cases. [Accessed: July 15, 2023]Bryantseva E, Matnazarova G, Tursunov D, Saidkasimova N. Epidemiological features of 1 infection during an outbreak in Tashkent city. EBWFF 2023 — International Scientific Conference Ecological and Biological Well-Being of Flora and Fauna (Part 1). 2023;V.420. https://doi.org/10.1051/e3sconf/202342005014Bryantseva E, Matnazarova G, Tursunov D and Saidkasimova N. Epidemiological features of 1 infection during an outbreak in Tashkent city. EBWFF 2023 – International Scientific Conference Ecological and Biological Well-Being of Flora and Fauna (Part 1). 2023;V.420.Erokhov DV, Zherdeva PE, Rubalskaya TS, Frolov RA, Tikhonova NT. Global genetic diversity of measles, rubella, and mumps viruses in 2019–2022. Modern problems of epidemiology, microbiology and hygiene.2022;108–11 (In Russ.). EDN: PBRIWHhttps://doi.org/10.1051/e3sconf/202342005014Nosova AO, Bogoslovskaya EV, Shipulin GA. Modern approaches and prospects for the development of laboratory diagnostics of measles. Clinical microbiology and antimicrobial chemotherapy.2023;25(1). https://doi.org/10.36488/cmac.2023.1.4-12Ерохов ДВ, Жердева ПЕ, Рубальская ТС, Фролов РА, Тихонова НТ. Глобальное генетическое разнообразие вирусов кори, краснухи, паротита в 2019–2022 гг. Современные проблемы эпидемиологии, микробиологии и гигиены. 2022;108-111.Schulz H, Hiebert J, Frost J, McLachlan E, Severini A. Optimisation of methodology for whole genome sequencing of 1 Virus directly from patient specimens. Journal of Virological Methods. 2022;299:114348. https://doi.org/10.1016/j.jviromet.2021.114348Носова АО, Богословская ЕВ, Шипулин ГА. Современные подходы и перспективы развития лабораторной диагностики кори. Клиническая микробиология и антимикробная химиотерапия. 2023;25(1).Benson DA, Cavanaugh M, Clark K, Karsch-Mizrachi I, Lipman DJ, Ostell J, et al. Nucleic Acids Res. 2013;41(Database issue):D36–42. https://doi.org/10.1093/nar/gks1195Schulz H, Hiebert J, Frost J, McLachlan E, Severini A. Optimisation of methodology for whole genome sequencing of 1 Virus directly from patient specimens. Journal of Virological Methods. 2022;299:114348.Bankevich A, Nurk S, Antipov D, Gurevich AA, Dvorkin M, Kulikov AS, et al. SPAdes: A New Genome Assembly Algorithm and Its Applications to Single-Cell Sequencing. Journal of Computational Biology. 2012;19(5):455–77. https://doi.org/10.1089/cmb.2012.0021https://doi.org/10.1016/j.jviromet.2021.114348Katoh K, Standley DM. MAFFT Multiple Sequence Alignment Software Version 7: Improvements in Performance and Usability. Molecular Biology and Evolution. 2013;30(4):772–80. https://doi.org/10.1093/molbev/mst010Benson DA, Cavanaugh M, Clark K, Karsch-Mizrachi I, Lipman DJ, Ostell J, et al. Nucleic Acids Res. 2013;41(Database issue):D36-42.Price MN, Dehal PS, Arkin AP. FastTree 2 — Approximately Maximum-Likelihood Trees for Large Alignments. Plos one. 2010;5(3):e9490. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0009490https://doi.org/10.1093/nar/gks1195.Chekhlyaeva TS, Erokhov DV, Zherdeva PE, Tikhonova NT. Measles virus genotypes in the Russian Federation and their diversity in 2018–2020. Epidemiologic surveillance of current infections: new threats and challenges. 2021;327–9 (In Russ.). https://doi.org/10.21145/978-5-6046124-2-2_2021Bankevich A, Nurk S, Antipov D, Gurevich AA, Dvorkin M, Kulikov AS, et al. SPAdes: A New Genome Assembly Algorithm and Its Applications to Single-Cell Sequencing. Journal of Computational Biology. 2012;19(5):455–77.Nextstrain. Real-time tracking of pathogen evolution [cited 2024 Aug. 12]; URL: https://nextstrain.org/1/ (accessed: July 5, 2024).https://doi.org/10.1089/cmb.2012.0021Kuzmenkov MV, Spirenkova AE, Akhmerova RR, Rvachev VS. Current epidemiologic features of measles on the territory of the Astrakhan region in 2013–2023. International Research Journal. 2024;3(141) (In Russ.).Katoh K, Standley DM. MAFFT Multiple Sequence Alignment Software Version 7: Improvements in Performance and Usability. Molecular Biology and Evolution. 2013;30(4):772–80. https://doi.org/10.1093/molbev/mst010Katoh K, Standley DM. MAFFT Multiple Sequence Alignment Software Version 7: Improvements in Performance and Usability. Molecular Biology and Evolution. 2013;30(4):772–80. https://doi.org/10.1093/molbev/mst010Price MN, Dehal PS, Arkin AP (2010) FastTree 2 – Approximately Maximum-Likelihood Trees for Large Alignments. Plos one 5(3):e9490.Price MN, Dehal PS, Arkin AP (2010) FastTree 2 – Approximately Maximum-Likelihood Trees for Large Alignments. Plos one 5(3):e9490.https://doi.org/10.1371/journal.pone.0009490https://doi.org/10.1371/journal.pone.0009490Чехляева ТС, Ерохов ДВ, Жердева ПЕ, Тихонова НТ. Генотипы вируса кори в российской федерации и их разнообразие в 2018–2020 гг. Эпидемиологический надзор за актуальными инфекциями: новые угрозы и вызовы. 2021;327–9.Чехляева ТС, Ерохов ДВ, Жердева ПЕ, Тихонова НТ. Генотипы вируса кори в российской федерации и их разнообразие в 2018–2020 гг. Эпидемиологический надзор за актуальными инфекциями: новые угрозы и вызовы. 2021;327–9.T.S.Chekhlyaeva, D.V. Erokhov, P.E. Zherdeva, N.T. Tikhonova. Measles virus genotypes in the Russian Federation and their diversity in 2018-2020. Epidemiologic surveillance of current infections: new threats and challenges. 2021;327-9. 2021;327–9 (In Russ.).T.S.Chekhlyaeva, D.V. Erokhov, P.E. Zherdeva, N.T. Tikhonova. Measles virus genotypes in the Russian Federation and their diversity in 2018-2020. Epidemiologic surveillance of current infections: new threats and challenges. 2021;327-9. 2021;327–9 (In Russ.).https://doi.org/10.21145/978-5-6046124-2-2_2021https://doi.org/10.21145/978-5-6046124-2-2_2021https://doi.org/10.21145/978-5-6046124-2-2_2021https://doi.org/10.21145/978-5-6046124-2-2_2021Nextstrain. Real-time tracking of pathogen evolution [cited 2024 Aug. 12]; [Online]; Доступно: https://nextstrain.org/1/ [Accessed: July 5, 2024]Nextstrain. Real-time tracking of pathogen evolution [cited 2024 Aug. 12]; [Online]; Доступно: https://nextstrain.org/1/ [Accessed: July 5, 2024]Кузменков МВ, Спиренкова АЕ, Ахмерова РР, Рвачев ВС. Международный научно-исследовательский журнал. — 2024;3(141).Кузменков МВ, Спиренкова АЕ, Ахмерова РР, Рвачев ВС. Международный научно-исследовательский журнал. — 2024;3(141).M.V. Kuzmenkov, A.E. Spirenkova, R.R. Akhmerova, V.S. Rvachev. Current epidemiologic features of measles on the territory of the Astrakhan region in 2013-2023. International Research Journal.2024;141(3) (In Russ.).M.V. Kuzmenkov, A.E. Spirenkova, R.R. Akhmerova, V.S. Rvachev. Current epidemiologic features of measles on the territory of the Astrakhan region in 2013-2023. International Research Journal.2024;141(3) (In Russ.).https://doi.org/10.23670/IRJ.2024.141.68https://doi.org/10.23670/IRJ.2024.141.68

The authors declare that there are no conflicts of interest present.