Problems of VirologyProblems of VirologyВопросы вирусологии0507-40882411-2097Central Research Institute for Epidemiology1662410.36233/0507-4088-231lbevpzORIGINAL RESEARCHESОРИГИНАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯResearch ArticleSpatio-temporal clustering of African swine fever virus (Asfarviridae: Asfivirus) circulating in the Kaliningrad region based on three genome markersПространственно-временной кластерный анализ циркуляции вируса африканской чумы свиней (Asfarviridae: Asfivirus) в Калининградской области на основе трех генетических маркеровhttps://orcid.org/0000-0003-3604-7161ChernyshevRoman S.ЧернышевРоман Сергеевич
Russian Federation

Postgraduate Student, Reference Laboratory

аспирант, ветеринарный врач референтной лаборатории по африканской чуме свиней

chernishev_rs@arriah.ruhttps://orcid.org/0000-0002-5438-8026IgolkinAlexey S.ИголкинАлексей Сергеевич
Russian Federation

Head of Reference Laboratory

канд. вет. наук, заведующий референтной лабораторией по африканской чуме свиней

igolkin_as@arriah.ruhttps://orcid.org/0000-0001-9884-1841ShotinAndrey R.ШотинАндрей Романович
Russian Federation

Researcher, Reference Laboratory

канд. вет. наук, научный сотрудник референтной лаборатории по африканской чуме свиней

shotin@arriah.ruhttps://orcid.org/0000-0002-3015-5594ZinyakovNikolay G.ЗиняковНиколай Геннадьевич
Russian Federation

Senior Researcher, Reference Laboratory for Avian Influenza

канд. биол. наук, старший научный сотрудник референтной лаборатории вирусных болезней птиц

zinyakov@arriah.ruhttps://orcid.org/0000-0003-4692-1297KolbinIvan S.КолбинИван Сергеевич
Russian Federation

Postgraduate Student, Reference Laboratory

аспирант, ветеринарный врач референтной лаборатории по африканской чуме свиней

kolbin@arriah.ruhttps://orcid.org/0009-0001-0801-2394SadchikovaAnastasia S.СадчиковаАнастасия Сергеевна
Russian Federation

Postgraduate Student, Reference Laboratory

аспирант, ветеринарный врач референтной лаборатории по африканской чуме свиней

sadchikova@arriah.ruhttps://orcid.org/0009-0003-0552-3812LavrentievIvan A.ЛаврентьевИван Андреевич
Russian Federation

Postgraduate Student, Reference Laboratory

аспирант, ведущий ветеринарный врач референтной лаборатории по африканской чуме свиней

lavrentev@arriah.ruhttps://orcid.org/0000-0003-3159-1969GruzdevKonstantin N.ГруздевКонстантин Николаевич
Russian Federation

D. Sc. (Biology), Professor, Chief Researcher of the Information and Analytical Center

д-р биол. наук, профессор, главный научный сотрудник информационно-аналитического центра

gruzdev@arriah.ruhttps://orcid.org/0000-0002-5982-8393MazloumAliМазлумАли
Russian Federation

Senior Researcher, Reference Laboratory

канд. биол. наук, старший научный сотрудник референтной лаборатории по африканской чуме свиней

mazlum@arriah.ruFederal Centre for Animal Health (ARRIAH)ФГБУ «Федеральный центр охраны здоровья животных»Federal Center for Animal Health (ARRIAH)ФГБУ «Федеральный центр охраны здоровья животных»0507202469324125416022024Copyright ©; 2024, Chernyshev R.S., Igolkin A.S., Shotin A.R., Zinyakov N.G., Kolbin I.S., Sadchikova A.S., Lavrentiev I.A., Gruzdev K.N., Mazloum A.Copyright ©; 2024, Чернышев Р.С., Иголкин А.С., Шотин А.Р., Зиняков Н.Г., Колбин И.С., Садчикова А.С., Лаврентьев И.А., Груздев К.Н., Мазлум А.2024Chernyshev R.S., Igolkin A.S., Shotin A.R., Zinyakov N.G., Kolbin I.S., Sadchikova A.S., Lavrentiev I.A., Gruzdev K.N., Mazloum A.Чернышев Р.С., Иголкин А.С., Шотин А.Р., Зиняков Н.Г., Колбин И.С., Садчикова А.С., Лаврентьев И.А., Груздев К.Н., Мазлум А.https://creativecommons.org/licenses/by/4.0https://virusjour.crie.ru/jour/article/view/16624

Introduction. The rapid spread of African swine fever in the Kaliningrad region makes it necessary to use the methods of molecular epidemiology to determine the dynamics and direction of ASF spread in this region of Russia.

The aim of the study was to determine single nucleotide polymorphisms within molecular markers K145R, O174L and MGF 505-5R of ASFVs isolated in Kaliningrad region and to study the circulating of the pathogen in European countries by subgenotyping and spatio-temporal clustering analysis.

Materials and methods. Blood samples from living domestic pigs and organs from dead domestic pigs and wild boars, collected in the Kaliningrad region between 2017 and 2022 were used. Virus isolation was carried out in porcine bone-marrow primary cell culture. Amplicons of genome markers were amplified by PCR with electrophoretic detection and subsequent extraction of fragments from agarose gel. Sequencing was performed using the Sanger method.

Results. The circulation of two genetic clusters of ASFV isolates on the territory of the Kaliningrad has been established: epidemic (K145R-III, MGF 505-5R-II, O174L-I – 94.3% of the studied isolates) and sporadic (K145R-II, MGF 505-5R-II, O174L-I – 5.7%).

Conclusion. The broaden molecular genetic surveillance of ASFV isolates based on sequencing of genome markers is necessary in the countries of the Eurasian continent to perform a more detailed analysis of ASF spread between countries and within regions.

Введение. Стремительное распространение африканской чумы свиней (АЧС) в Калининградской области обусловливает необходимость использования методов молекулярной эпизоотологии для определения динамики и вектора распространения инфекции в данном субъекте России.

Цель работы – установить характер однонуклеотидного полиморфизма генов K145R, O174L, MGF 505-5R у изолятов вируса АЧС, выделенных в Калининградской области, и изучить циркуляцию возбудителя в странах Восточной Европы методом субгенотипирования и пространственно-временного кластерного анализа.

Материалы и методы. В качестве образцов биологического материала использовали пробы крови от живых и органов от павших домашних свиней и диких кабанов, отобранные в Калининградской области в 2017–2022 гг. Выделение вируса АЧС и идентификацию изолятов проводили в первичной культуре клеток костного мозга свиньи. Подготовку ампликонов целевых маркерных областей генома выполняли методом ПЦР с электрофоретической детекций и последующей экстракцией фрагментов из агарозного геля. Секвенирование осуществляли по методу Сэнгера.

Результаты. Установлена циркуляция на территории субъекта-эксклава Российской Федерации вируса АЧС, принадлежащего двум генетическим кластерам: эпизоотическому (K145R-III, MGF 505-5R-II, O174L-I – 94,3% от изученных изолятов) и спорадическому (K145R-II, MGF 505-5R-II, O174L-I – 5,7%).

Заключение. Необходимо совершенствование молекулярно-эпизоотологического мониторинга генетических вариантов вируса АЧС в странах евро-азиатского континента на основе маркерных фрагментов генома внутри генотипа II, что позволит проводить наиболее детальный анализ распространения АЧС.

African swine fevergenome markers of spreadspatio-temporal analysisgenetic variants, Kaliningrad regionафриканская чума свинейгенетические маркеры распространенияпространственно-временной анализгенетические вариантыКалининградская областьFederal Centre for Animal Health (ARRIAH)ФГБУ «Федеральный центр охраны здоровья животных»Gallardo C., Casado N., Soler A., Djadjovski I., Krivko L., Madueño E., et al. A multi gene-approach genotyping method identifies 24 genetic clusters within the genotype II-European African swine fever viruses circulating from 2007 to 2022. Front. Vet. Sci. 2023; (10): 1112850. DOI: https://doi.org/10.3389/fvets.2023.1112850Mazloum A., van Schalkwyk A., Chernyshev R., Igolkin A., Heath L., Sprygin A. A guide to molecular characterization of genotype II African swine fever virus: essential and alternative genome markers. Microorganisms. 2023; 11(3): 642. DOI: https://doi.org/10.3390/microorganisms11030642Bastos A.D., Penrith M.L., Crucière C., Edrich J.L., Hutchings G., Roger F., et al. Genotyping field strains of African swine fever virus by partial p72 gene characterisation. Arch. Virol. 2003; 148(4): 693–706. DOI: https://doi.org/10.1007/s00705-002-0946-8.Achenbach J.E., Gallardo C., Nieto-Pelegrín E., Rivera-Arroyo B., Degefa-Negi T., Arias M., et al. Identification of a new genotype of African swine fever virus in domestic pigs from Ethiopia. Transbound. Emerg. Dis. 2017; 64(5): 1393–404. DOI: https://doi.org/10.1111/tbed.12511Fiori M.S., Sanna D., Scarpa F., Floris M., Di Nardo A., Ferretti L., et al. A deeper insight into evolutionary patterns and phylogenetic history of ASFV epidemics in Sardinia (Italy) through extensive genomic sequencing. Viruses. 2021; 13(10): 1994. DOI: https://doi.org/10.3390/v13101994Sun E., Huang L., Zhang X., Zhang J., Shen D., Zhang Z., et al. Genotype I African swine fever viruses emerged in domestic pigs in China and caused chronic infection. Emerg. Microbes Infect. 2021; 10(1): 2183–93. DOI: https://doi.org/10.1080/22221751.2021.1999779Zhao D., Sun E., Huang L., Ding L., Zhu Y., Zhang J., et al. Highly lethal genotype I and II recombinant African swine fever viruses detected in pigs. Nat. Commun. 2023; 14(1): 3096. DOI: https://doi.org/10.1038/s41467-023-38868-wWorld Organisation for Animal Health. World Animal Health Information System. Report (2023). Available at: https://wahis.woah.org/#/dashboards/qd-dashboardŚmietanka K., Woźniakowski G., Kozak E., Niemczuk K., Frączyk M., Bocian Ł., et al. African Swine Fever Epidemic, Poland, 2014-2015. Emerg. Infect. Dis. 2016; 22(7): 1201–7. DOI: https://doi.org/10.3201/eid2207.151708Mazloum A., Shevchenko I.V., Igolkin A.S., Shotin A.R. Spread of African swine fever on the territory of the Kaliningrad region. Veterinariya Kubani. 2022; (1): 14–8. DOI: https://doi.org/10.33861/2071-8020-2022-1-14-18 EDN: https://elibrary.ru/dbdygf (in Russian)Мазлум A., Шевченко И.В., Иголкин А.С., Шотин А.Р. Распространение африканской чумы свиней на территории Калининградской области. Ветеринария Кубани. 2022; (1): 14–8. DOI: https://doi.org/10.33861/2071-8020-2022-1-14-18 EDN: https://elibrary.ru/dbdygfMazloum A., van Schalkwyk A., Shotin A., Zinyakov N., Igolkin A., Chernishev R., et al. Whole-genome sequencing of African swine fever virus from wild boars in the Kaliningrad region reveals unique and distinguishing genomic mutations. Front. Vet. Sci. 2023; 9: 1019808. https://doi.org/10.3389/fvets.2022.1019808Puzankova O., Gavrilova V., Chernyshev R., Kolbin I., Igolkin A., Sprygin A., et al. Novel protocol for the preparation of porcine bone marrow primary cell culture for African swine fever virus isolation. Methods Protoc. 2023; 6(5): 73. DOI: https://doi.org/10.3390/mps6050073Chernyshev R.S., Sidorenkova M.S., Sadchikova A.S., Igolkin A.S., Mazloum A. Development of a PCR protocol with electrophoretic detection to amplify marker fragments of the genome of ASFV isolates. In: Proceedings of the XI International Scientific and Practical Conference «Molecular Diagnosis 2023». Moscow; 2023: 57–8. (in Russian)Чернышев Р.С., Сидоренкова М.С., Садчикова А.С., Иголкин А.С., Мазлум А. Разработка протокола ПЦР с электрофоретической детекцией с целью амплификации маркерных областей генома изолятов вируса африканской чумы свиней. В кн.: Труды XI Международной научно-практической конференции «Молекулярная диагностика 2023». М.; 2023: 576–8.Kumar S., Stecher G., Li M., Knyaz C., Tamura K. MEGA X: Molecular Evolutionary Genetics Analysis across computing platforms. Mol. Biol. Evol. 2018; 35(6): 1547–9. DOI: https://doi.org/10.1093/molbev/msy096Shotin A.R., Igolkin A.S., Mazlum A., Shevchenko I.V., Aronova E.V., Gruzdev K.N. Biological properties of African swine fever virus ASFV/Kaliningrad 17/WB-13869. Sel’skokhozyaystvennaya biologiya. 2023; (4): 773–83. DOI: https://doi.org/10.15389/agrobiology.2023.4.773engШотин А.Р., Иголкин А.С., Мазлум А., Шевченко И.В., Аронова Е.В., Груздев К.Н. Изучение биологических свойств изолята вируса африканской чумы свиней ASFV/KALININGRAD 17/WB-13869. Сельскохозяйственная биология. 2023; 58(4): 773–83. DOI: https://doi.org/10.15389/agrobiology.2023.4.773rus EDN: https://elibrary.ru/gwcommVlasov M.E., Imatdinov A.R., Titov I.A., Morgunov S.Yu., Malogolovkin A.S., Balyshev V.M. Biological properties and molecular genetic characterization of African swine fever virus isolated in 2016-2017 in different regions of the Russian Federation. Rossiyskaya sel’skokhozyaystvennaya nauka. 2018; (4): 54–7. DOI: https://doi.org/10.31857/S250026270000536-4 EDN: https://elibrary.ru/yamjtn (in Russian)Власов М.Е., Иматдинов А.Р., Титов И.А., Моргунов С.Ю., Малоголовкин А.С., Балышев В.М. Биологические свойства и молекулярно-генетическая характеристика вируса африканской чумы свиней, выделенного в 2016-2017 гг. в различных регионах Российской Федерации. Российская сельскохозяйственная наука. 2018; (4): 54–7. DOI: https://doi.org/10.31857/S250026270000536-4 EDN: https://elibrary.ru/yamjtnGabriel C., Blome S., Malogolovkin A., Parilov S., Kolbasov D., Teifke J.P., et al. Characterization of African swine fever virus Caucasus isolate in European wild boars. Emerg. Infect. Dis. 2011; 17(12): 2342–5. DOI: https://doi.org/10.3201/eid1712.110430Zhang Y., Wang Q., Zhu Z., Wang S., Tu S., Zhang Y., et al. Tracing the origin of genotype II African swine fever virus in China by genomic epidemiology analysis. Transbound. Emerg. Dis. 2023; 4820809. DOI: https://doi.org/10.1155/2023/4820809Mazur-Panasiuk N., Woźniakowski G., Niemczuk K. The first complete genomic sequences of African swine fever virus isolated in Poland. Sci. Rep. 2019; 9(1): 4556. DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-018-36823-0Kovalenko G., Ducluzeau A.L., Ishchenko L., Sushko M., Sapachova M., Rudova N., et al. Complete genome sequence of a virulent African swine fever virus from a domestic pig in Ukraine. Microbiol. Resour. Announc. 2019; 8(42): e00883-19. DOI: https://doi.org/10.1128/MRA.00883-19Mazur-Panasiuk N., Walczak M., Juszkiewicz M., Woźniakowski G. The spillover of African swine fever in Western Poland revealed its estimated origin on the basis of O174L, K145R, MGF 505-5R and IGR I73R/I329L genomic sequences. Viruses. 2020; 12(10): 1094. DOI: https://doi.org/10.3390/v12101094Mazur-Panasiuk N, Woźniakowski G. The unique genetic variation within the O174L gene of Polish strains of African swine fever virus facilitates tracking virus origin. Arch. Virol. 2019; 164(6): 1667–72. DOI: https://doi.org/10.1007/s00705-019-04224-xRedrejo-Rodríguez M., Rodríguez J.M., Suárez C., Salas J., Salas M.L. Involvement of the reparative DNA polymerase Pol X of African swine fever virus in the maintenance of viral genome stability in vivo. J. Virol. 2013; 87(17): 9780–7. DOI: https://doi.org/10.1128/JVI.01173-13Schulz K., Oļševskis E., Viltrop A., Masiulis M., Staubach C., Nurmoja I., et al. Eight Years of African Swine Fever in the Baltic States: Epidemiological Reflections. Pathogens. 2022; 11(6): 711. DOI: https://doi.org/10.3390/pathogens11060711Malogolovkin A., Yelsukova A., Gallardo C., Tsybanov S., Kolbasov D. Molecular characterization of African swine fever virus isolates originating from outbreaks in the Russian Federation between 2007 and 2011. Vet. Microbiol. 2012; 158(3-4(: 415–9. DOI: https://doi.org/10.1016/j.vetmic.2012.03.002Malogolovkin A., Yelsukova A., Gallardo C., Tsybanov S., Kolbasov D. Molecular characterization of African swine fever virus isolates originating from outbreaks in the Russian Federation between 2007 and 2011. Vet. Microbiol. 2012; 158(3-4): 415–9. DOI: https://doi.org/10.1016/j.vetmic.2012.03.002Mazloum A., van Schalkwyk A., Shotin A., Igolkin A., Shevchenko I., Gruzdev K.N., et al. Comparative analysis of full genome sequences of African swine fever virus isolates taken from wild boars in Russia in 2019. Pathogens. 2021; 10(5): 521. DOI: https://doi.org/10.3390/pathogens10050521Sauter-Louis C., Conraths F.J., Probst C., Blohm U., Schulz K., Sehl J., et al. African swine fever in wild boar in Europe – a review. Viruses. 2021; 13(9): 1717. DOI: https://doi.org/10.3390/v13091717Martínez-Avilés M., Iglesias I., De La Torre A. Evolution of the ASF infection stage in wild boar within the EU (2014–2018). Front. Vet. Sci. 2020; 7: 155. DOI: https://doi.org/10.3389/fvets.2020.00155.Pautienius A., Schulz K., Staubach C., Grigas J., Zagrabskaite R., Buitkuviene J., et al. African swine fever in the Lithuanian wild boar population in 2018: a snapshot. Virol. J. 2020; 17(1): 148. DOI: https://doi.org/10.1186/s12985-020-01422-xPautienius A., Grigas J., Pileviciene S., Zagrabskaite R., Buitkuviene J., Pridotkas G., et al. Prevalence and spatiotemporal distribution of African swine fever in Lithuania, 2014–2017. Virol. J. 2018; 15(1): 177. DOI: https://doi.org/10.1186/s12985-018-1090-8Zakharova O.I., Blokhin A.A., Toropova N.N., Burova O.A., Yashin I.V., Korennoy F.I. Density of wild boar population and spread of African swine fever in the Russian Federation. Veterinariya segodnya. 2022; 11(2): 104–13. DOI: https://doi.org/10.29326/2304-196X-2022-11-2-104-113 EDN: https://elibrary.ru/dczmjk (in Russian)Захарова О.И., Блохин А.А., Торопова Н.Н., Бурова О.A., Яшин И.В., Коренной Ф.И. Плотность популяции дикого кабана и распространение африканской чумы свиней в Российской Федерации. Ветеринария сегодня. 2022; 11(2): 104–13. DOI: https://doi.org/10.29326/2304-196X-2022-11-2-104-113 EDN: https://elibrary.ru/dczmjk