Кіріспе
Сиыр көкжәнінің бактериясының штаммы
Аймс штаммы – сиыр көкжәнінің бактериясының (Bacillus anthracis) 89 белгілі штаммының бірі. Ол 1981 жылы Техас штатының Сарита қаласында өлген 14 айлық Beefmaster сиырынан оқшауланды. Штам Техас ветеринариялық-медициналық диагностикалық зертханасында бөлініп алынды және одан бір үлгі АҚШ Армиясының Жұқпалы аурулар жөніндегі Медициналық зерттеу институтына (USAMRIID) жіберілді. USAMRIID зерттеушілері қателікпен штамның Айова штатының Эймс қаласынан келгенін ойлады, себебі пакеттегі қайтару мекенжайы Эймстегі USDA Ұлттық ветеринариялық қызметтер зертханасы болды және үлгі дұрыс емес белгіленді. 2001 жылғы сиыр көкжәні шабуылы кезінде, 2001 жылдың 18 қыркүйегі мен 9 қазанында АҚШ сенаторларына және БАҚ өкілдеріне оны қамтитын жеті хат жіберілген кезде Аймс штаммы кеңінен танымал болды. Өте күшті вируленттілігіне байланысты, Америка Құрама Штаттары вакцина әзірлеу және олардың тиімділігін тексеру үшін Аймс штаммын пайдаланады. Аймс штаммын қолдану 1980 жылдары басталды, Vollum 1B штаммын қаруландыру жұмысы аяқталғаннан кейін және 1969 жылы АҚШ-тың биологиялық қарулар бағдарламасы тоқтатылып, барлық қаруланған қоры жойылғаннан кейін.
The Ames strain is one of 89 known strains of the anthrax bacterium (Bacillus anthracis). It was isolated from a diseased 14 month old Beefmaster heifer that died in Sarita, Texas in 1981. The strain was isolated at the Texas Veterinary Medical Diagnostic Laboratory and a sample was sent to the United States Army Medical Research Institute of Infectious Diseases (USAMRIID). Researchers at USAMRIID mistakenly believed the strain came from Ames, Iowa because the return address on the package was the USDA's National Veterinary Services Laboratories in Ames and mislabeled the specimen. The Ames strain came to wide public attention during the 2001 anthrax attacks when seven letters containing it were mailed to media outlets and US Senators on September 18, 2001, and October 9, 2001. Because of its virulence, the Ames strain is used by the United States for developing vaccines and testing their effectiveness. Use of the Ames strain started in the 1980s, after work on weaponizing the Vollum 1B strain ended and all weaponized stocks were destroyed after the end of the U. S. biological warfare program in 1969.
Вирулентті плазмидтер
Зерттеушілер B. anthracis-те екі нақты вирулентті плазмидті анықтады, олардың ішінде Ames штаммы басқа штаммдарға қарағанда жоғары вируленттілік көрсетті. B. anthracis вируленттілігі екі плазмид – pXO1 және pXO2 арқылы анықталады. pXO2 плазмиді антифагоциттік поли-D глютамин қышқылынан тұратын капсуланы кодтайды, бұл B. anthracis-тің иесінің иммундық жүйесінен қашуына мүмкіндік береді. pXO1 плазмиді үш токсинді ақуызды кодтайды: эдем факторы (EF), летальді факторы (LF) және қорғаныш антигені (PA). Вируленттіліктің өзгеруін плазмидтердің болуымен немесе болмауымен түсіндіруге болады; мысалы, pXO1 немесе pXO2 плазмиді жоқ изоляттар әлсіреген деп есептеледі, яғни олар маңызды инфекция тудырмайды. Вируленттілікті реттеуге жауапты болуы мүмкін бір механизм – жасушадағы плазмидтердің көшірме саны. Изоляттардағы плазмидтердің саны әртүрлі, бір жасушада 243 көшірме pXO1 және 32 көшірме pXO2 болуы мүмкін. Зерттеулер pXO2 плазмидінің вируленттіліктің байқалатын өзгеруіне елеулі үлес қосатынын көрсетті, себебі капсуланың көп мөлшерін өндіретін мутанттар жоғары деңгейде вируленттілік көрсетеді. pXO1 плазмидінен айырылған, бірақ Ames pXO2 плазмиді бар вирулентті штаммдар тышқандар үшін толық вирулентті болып қалды; демек, Ames pXO2 плазмиді, әдетте, плазмидтердің біреуін жоғалтқан штаммдар әлсірегендіктен, вируленттіліктің жоғары деңгейін береді. Сонымен қатар, Ames pXO2 плазмидін тасымалдаған изоляттар, Vollum 1B штаммының pXO2 плазмидін тасымалдаған изоляттардан гөрі вируленттірек болды, ол да вирулентті штамм. Антракстың тағы бір белгілі штаммы – Sterne штаммы – авирулентті, яғни ол жануарлар мен адамдарда маңызды ауру тудырмайды.
Антибиотиктерге төзімділік
Аймс штаммы АҚШ-тың CDC ұсынған антракс емдеуге және экспозициядан кейінгі профилактикаға арналған антибиотиктерге сезімтал. Бұл сезімталдық Bacillus anthracis штаммдарының көпшілігіне ұқсас және әрбір препарат үшін анықталған минималды тежеуші концентрацияларды Клиникалық зертханалық стандарттар институтының M45 құжатында жарияланған сезімталдық шегімен салыстыруға негізделген. Ципрофлоксацин – тыныс жолдары арқылы жұққан антракс емдеуге ұсынылатын препарат, бірақ зерттеулер көрсеткендей, жаңа фторхинолон – гатифлоксацин, Аймс штаммына сезімтал егеуқұйрықтардың өмір сүру ұзақтығын арттыра алады. Стерн штаммы, Bacillus anthracis штаммдарының барлығы сияқты, екі функционалдық β-лактамазаға ие, бірақ гендік экспрессия көбінесе препаратқа төзімділікке жеткілікті болмайды. Стерн штаммы пенициллинге сезімтал, прототиптік және жұмыс істеуге оңай штамм болғандықтан, басқа антракс штаммдарымен салыстыру үшін жақсы үлгі болып табылады.
Аңайтылған штаммдарды қолдана отырып вакцина жасау
Вируленттілікті әдетте вирулентті плазмидтерді алып тастау арқылы төмендетуге болады, ал осы әлсіретілген штаммдар B. anthracis-ке қарсы вакцина жасау үшін қолданылады. Егер pXO1 немесе pXO2 плазмиді болмаса, штамм барлық вируленттілік факторларын өндіре алмайды және әлсіреген деп есептеледі. Стерн штаммы табиғи түрде pXO2 плазмидісіз болады; сондықтан ол әлсіретілген және иммундық жауапты тудыру үшін қауіпсіз қолданылуы мүмкін. Әлсіретілген штаммдар жасау үшін вирулентті плазмид pXO1 әдетте алынып тасталады, бірақ егер pXO1 плазмиді алынып тасталса, ал pXO2 плазмиді қалып қойса, Ames штаммы егешкен модельдерінде вирулентті болып қалуы мүмкін. Көктем вакциналары мал мен адамдарды иммундау үшін қолданылады. Бүгінгі күні ең көп қолданылатын көктем вакциналарының бірі – жануарларға арналған тірі спора вакцинасы түріндегі Стерн штаммына негізделген. Тірі споралы вакцина адамдар үшін қауіпті, сондықтан секрецияланатын уытты белокқа, қорғаныш антигеніне (ПА) негізделген вакциналар зерттелді. Дегенмен, ПА вакциналары тірі спора вакциналарына қарағанда нашар қорғайды, және адамдарға арналған Ames штаммына қарсы ПА вакцинасы әзірленбеген.
Қолданыстағы сиыр шаңырағы вакциналары
Америкадағы жалғыз лицензияланған адамдарға арналған көкжәу вакцинасы, адсорбцияланған көкжәу вакцинасы (AVA), қорғаныш антигеніне негізделген және жануарлар моделіне байланысты Аймсқа қарсы тиімділігі әртүрлі. Бұл тұрақсыздық вакциналарды адамдарға қолдану үшін сынағанда бірнеше модельдік организмдерді зерттеу қажеттігін көрсетеді. Қазіргі уақытта зерттеушілер формальдегид сияқты заттармен көкжәу спораларын жою жолын қарастырып жатыр; бұл тірі споралар мен қорғаныш антигені вакциналарына балама болады. Сонымен қатар, көкжәудің генетикалық өзгергіштігі төмен, себебі оның споралары ұзақ уақыт бойы белсенді емес күйде қалуы мүмкін, сондықтан генетикалық мутациялар жиналмайды. Осылайша, Аймс штаммының тұрақтылығы зерттеушілерге ұсақ генетикалық өзгерістерді іздеуге және оларды бастапқы үлгімен байланыстыруға мүмкіндік береді. Штамға тән SNP-ларды қолдану арқылы басқа биотерроризм агенттеріне де қолданылатын, өте нақты штаммды анықтауға болады.