Problems of VirologyProblems of VirologyВопросы вирусологии0507-40882411-2097Central Research Institute for Epidemiology26610.36233/0507-4088-2020-65-1-41-48ORIGINAL RESEARCHESОРИГИНАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯComparative molecular and genetic characterization of rabies viruses (Rabies lyssavirus, Lyssavirus, Rhabdoviridae) circulated in the Russian Federation in 1985–2016Сравнительная молекулярно-генетическая характеристика изолятов вируса бешенства (Rabies lyssavirus, Lyssavirus, Rhabdoviridae), циркулировавших на территории Российской Федерации в период с 1985 по 2016 годhttps://orcid.org/0000-0003-4708-2069ZaykovaO. N.ЗайковаО. Н.
Russian Federation

Olga N. Zaykova, Researcher at the Laboratory of Molecular Diagnostics.

Moscow, 123098Moscow, 117198

Зайкова Ольга Николаевна, науч. сотрудник лаборатории молекулярной диагностики.

123098, г. Москва117198, г. Москва 

zaykova_o_n@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-6141-9361GrebennikovaT. V.ГребенниковаТ. В.
Russian Federation

Moscow, 123098Moscow, 117198

123098, г. Москва117198, г. Москва

https://orcid.org/0000-0002-5618-1918LosichM. A.ЛосичМ. А.
Russian Federation

Moscow, 123098

123098, г. Москва

https://orcid.org/0000-0001-5798-6518ElakovA. L.ЕлаковА. Л.
Russian Federation

Moscow, 123098

123098, г. Москва

https://orcid.org/0000-0003-2160-4770GulyukinA. M.ГулюкинА. М.
Russian Federation

Moscow, 109428

109428, г. Москва

https://orcid.org/0000-0002-4283-0171MetlinA. E.МетлинА. Е.
Russian Federation

Moscow, 123022

123022, г. Москва

National Research Center for Epidemiology and Microbiology named after honorary academician N.F. GamaleyaИнститут вирусологии им. Д.И. Ивановского ФГБУ «Национальный исследовательский центр эпидемиологии и микробиологии им. почётного академика Н.Ф. Гамалеи» Минздрава РоссииPeoples’ Friendship University of RussiaФГАОУ ВО «Российский университет дружбы народов»All-Russian Scientific and Research Institute of Experimental Veterinary Medicine named after K.I. Scriabin and Ya.R. Kovalenko of the Russian Academy of SciencesФГБНУ «Федеральный научный центр – Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной ветеринарии имени К.И. Скрябина и Я.Р. Коваленко Российской академии наук»All-Russian State Center for Quality and Standardization of Medicines for Animals and FeedФГБУ «Всероссийский государственный центр качества и стандартизации лекарственных средств для животных и кормов»2002202065141481703202017032020Copyright ©; 2020, Zaykova O.N., Grebennikova T.V., Losich M.A., Elakov A.L., Gulyukin A.M., Metlin A.E.Copyright ©; 2020, Зайкова О.Н., Гребенникова Т.В., Лосич М.А., Елаков А.Л., Гулюкин А.М., Метлин А.Е.2020Zaykova O.N., Grebennikova T.V., Losich M.A., Elakov A.L., Gulyukin A.M., Metlin A.E.Зайкова О.Н., Гребенникова Т.В., Лосич М.А., Елаков А.Л., Гулюкин А.М., Метлин А.Е.https://creativecommons.org/licenses/by/4.0https://virusjour.crie.ru/jour/article/view/266

Introduction. Rabies caused by the neurotropic virus of the genus Lyssavirus, Rhabdoviridae family, which infects all warm-blooded vertebrates including human beings. The homology level of the amino acid sequences for Lyssaviruses nucleoprotein reaches 78–93%.

Aim – study the genetic diversity and molecular epidemiology of Lyssaviruses circulated in the Russian Federation in 1985–2016.

Material and methods. 54 isolates of rabies virus isolated from animals, and 2 isolates from humans, 4 vaccine strains of rabies virus: RV-97, ERA, Shchelkovo 51, ERAG333 used in phylogenetic study. Phylogenetic analysis was performed using Genbank data on genome fragments of 73 rabies virus isolates and 9 EBLV-1 isolates. DNASTAR V.3.12, Bio Edit 7.0.4.1 and MEGA v.10.0.5, Primer Premier 5 programs have been used.

Results. Comparative molecular genetic analysis of genomes fragments of 130 Lissaviruses, isolated on the territory of the RF, Ukraine in 1985-2016, vaccine strains of rabies virus, showed their distribution by geographical feature. Comparison of the nucleoprotein fragments of the rabies virus isolates with vaccine strains revealed 4 marker mutations: V56I (Eurasian group), L/V95W (Central group), D101N/S/T, and N/G106D. Phylogenetic analysis of the isolate «Juli», isolated from a human bitten by a bat proved his belonging to the European Bat lyssavirus-1a.

Discussion. Study of the molecular epidemiology of rabies within the Russian Federation allows for the genotyping of the viruses and helps to study the hidden mechanisms of rabies infection in animal and human populations, and to characterize vaccine strains, including during oral vaccination.

Conclusion. Further study of the molecular epidemiology of rabies within the Russian Federation and the countries bordering it is important.

Бешенство – древнейшая инфекция, вызываемая нейротропным вирусом рода Lyssavirus, семейства Rhabdoviridae, который поражает всех теплокровных позвоночных. Гомология последовательностей аминокислот нуклеопротеина среди лиссавирусов 78–93%.

Целью данного исследования было изучение генетического разнообразия и молекулярной эпидемиологии лиссавирусов, циркулировавших на территории РФ с 1985 по 2016 г.

Материал и методы. Исследовано 54 изолята вируса бешенства, выделенных от животных, 2 изолята, выделенных от людей, и 4 вакцинных штамма вируса бешенства: RV-97, ERA, Shchelkovo 51, ERAG333. Филогенетический анализ проводили с использованием данных GenBank о фрагментах геномов 73 изолятов вируса бешенства и 9 изолятов EBLV-1. Для исследования использовали программы DNASTAR V.3.12, Bio Edit 7.0.4.1 и MEGA v. 10.0.5, Primer Premier 5.

Результаты. Сравнительный молекулярно-генетический анализ фрагментов геномов 130 лиссавирусов, выделенных на территории РФ и Украины, а также вакцинных штаммов вируса бешенства показал их распределение по географическому признаку. Сравнение фрагментов нуклеопротеина изолятов вируса бешенства, циркулирующих на территории РФ и Украины, с вакцинными штаммами выявило 4 маркёрных мутации: V56I (для Евразийской группы), L/V95W (для Центральной группы), D101N/S/T, N/G106D. Филогенетический анализ изолята «Juli», выделенного в 1985 г. от человека, укушенного летучей мышью, и описанного М.А. Селимовым и С.В. Грибенча, доказал его принадлежность к европейскому лиссавирусу летучих мышей (подгруппе 1a).

Обсуждение. Изучение молекулярной эпидемиологии бешенства в пределах РФ позволяет проводить генотипирование вируса (распределение по группам, выявление маркёрных мутаций, генотипирование изолята «Juli»). Это помогает изучать скрытые механизмы рабической инфекции в популяции животных и человека, а также характеризовать вакцинные штаммы, в том числе при оральной вакцинации. Заключение. Необходимо дальнейшее изучение молекулярной эпидемиологии бешенства в пределах РФ и граничащих с ней стран.

rabieslyssavirusesphylogenetic analysissequencingepizootic processбешенстволиссавирусыфилогенетический анализсеквенированиеэпизоотический процессThe publication was prepared with the support of the «Peoples’ Friendship University Program 5-100».Публикация подготовлена при поддержке Программы «5-100» ФГАОУ ВО «Российский университет дружбы народов».В кн.: Львов Д.К., ред. Руководство по вирусологии. Вирусы и вирусные инфекции человека и животных. М.: МИА; 2013.Васильев Д.А., Луговцев В.Ю., ред. Вирусы, вызывающие болезни общие для многих видов сельскохозяйственных животных. Курс лекций по вирусологии. Часть вторая. Ульяновск; 2004.Cai L., Tao X., Liu Y., Zhang H., Gao L., Hu S., et al. Molecular characteristics and phylogenetic analysis of N gene of human derived rabies virus. Biomed. Environ. Sci. 2011; 24(4): 431-7. http://doi.org/10.3967/0895-3988.2011.04.015.International Committee on Taxonomy of Viruses ICTV. Available at: http://www.ictvonline.org/Hayman D.T., Fooks A.R., Marston D.A., Garcia-R J.C. The global phylogeography of lyssaviruses – challenging the ‘out of Africa’ hypothesis. PLoS Negl. Trop. Dis. 2016; 10(12): e0005266. http://doi.org/10.1371/journal.pntd.0005266Грибенча С.В., Козлов А.Ю., Костина Л.В., Елаков А.Л., Лосич М.А., Цибезов В.В. и др. Получение моноклональных антител к нуклеопротеину вируса бешенства. Вопросы вирусологии. 2013; 58(5): 38-43.Чупин С.А., Чернышова Е.В., Метлин А.Е. Генетическая характеристика полевых изолятов вируса бешенства, выявленных на территории Российской Федерации в период 2008-2011 гг. Вопросы вирусологии. 2013; 58(4): 44-9.Ботвинкин А.Д. Смертельные случаи заболевания людей бешенством в Евразии после контактов с рукокрылыми. (Обзор литературы). Plecotus et al. 2011; (14): 75-86.Kuzmin I.V., Orciari L.A., Arai Y.T., Smith J.S., Hanlon C.A., Kameoka Y., et al. Bat lyssaviruses (Aravan and Khujand) from Central Asia: phylogenetic relationships according to N, P and G gene sequences. Virus Res. 2003; 97(2): 65-79. http://doi.org/10.1016/s0168-1702(03)00217-xBotvinkin A.D., Poleschuk E.M., Kuzmin I.V., Borisova T.I., Gazaryan S.V., Yager P., et al. Novel lyssaviruses isolated from bats in Russia. Emerg. Infect. Dis. 2003; 9(12): 1623-5. http://doi.org/10.3201/eid0912.030374Всемирная организация здравоохранения. Available at: http://www.who.int/ruShulpin M.I., Nazarov N.A., Chupin S.A., Korennoy F.I., Metlin A.Y., Mischenko A.V. Rabies surveillance in the Russian Federation. Rev. Sci. Tech. 2018; 37(2): 483-95. http://doi.org/10.20506/rst.37.2.2817Hampson K., Coudeville L., limbo T., Sambo M., Kieffer A., Attlan M., et al. Estimating the global burden of endemic canine rabies. PLos Negi. Trop. Dis. 2015; 9(4): e0003709. http://doi.org/10.1371/journal.pntd.0003709Шабейкин А.А., Гулюкин А.М., Зайкова О.Н. Обзор эпизоотической ситуации по бешенству в Российской Федерации за период с 1991 по 2015 годы. Ветеринария Кубани. 2016; (4): 4-6.Fehlner-Gardiner C., Nardine-Davis S., Armstrong J., Muldoon F., Bachmann P., Wandeler A. ERA vaccine-derived cases of rabies in wildlife and domestic animals in Ontario, Canada, 1989 – 2004. J. Wildl. Dis. 2008; 44(1): 71-85. http://doi.org/10.7589/0090-3558-44.1.71Müller T., Bätza H.J., Beckert A., Bunzenthal C., Cox J.H., Freuling C.M., et al. Analysis of vaccine-virus-associated rabies cases in red foxes (Vulpes vulpes) after oral rabies vaccination campaigns in Germany and Austria. Arch. Virol. 2009; 154(7): 1081-91. http://doi.org/10.1007/s00705-009-0408-7Forró B., Marton S., Kecskeméti S., Hornyák Á., Bányai K. Vaccineassociated rabies in red fox, Hungary. Vaccine. 2019; 37(27): 3535-3538. http://doi.org/10.1016/j.vaccine.2019.05.014Елаков А.Л., Уласов В.И., Баньковский Д.О., Сафонов Г.А. Изучение биологических свойств штамма ERA G333 вируса бешенства. Ветеринария. 2011; (2): 22-4.Metlin A., Paulin L., Suomalainen S., Neuvonen E., Rybakov S., Mikhalishin V., et al. Characterization of Russian rabies virus vaccine strain RV-97. Virus Res. 2008; 132(1-2): 242-7. http://doi.org/10.1016/j.virusres.2007.11.016Полещук Е.М., Сидоров Г.Н., Нашатырева Д.Н., Градобоева Е.А., Пакскина Н.Д., Попова И.В. Бешенство в Российской Федерации: информационно-аналитический бюллетень. Омск: КАН; 2019.OIE Manual of diagnostic tests and vaccines for terrestrial animals (mammals, birds and bees). Available at: https://www.oie.int/standard-setting/terrestrial-manual/access-online/Heaton P.R., Johnstone P., McElhinney L.M., Cowley R., O’Sullivan E., Whitby J.E. Heminested PCR assay for detection of six genotypes of rabies and rabies-related viruses. J. Clin. Microbiol. 1997; 35(11): 2762-6.Hall T.A. BioEdit: a user-friendly biological sequence alignment editor and analysis program for Windows 95/98/NT. Nucl. Acids. Symp. 1999; (41): 95-8.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. http://doi.org/10.1093/molbev/msy096Hall B.G. Building Phylogenetic trees from molecular data with MEGA. Mol. Biol. Evol. 2013; 30(5): 1229-35. http://doi.org/10.1093/molbev/mst012Елаков А.Л., Зайкова О.Н., Кочергин-Никитский К.С., Гребенникова Т.В., Алипер Т.И. Мониторинг бешенства у диких животных в Брянской области. Ветеринария. 2015; (1): 11-4.Зайкова О.Н., Гребенникова Т.В., Елаков А.Л., Кочергин-Никитский К.С., Алипер Т.И., Чучалин С.Ф. и др. Молекулярногенетическая характеристика геномов полевых изолятов вируса бешенства, циркулирующих на территории Кировской области. Вопросы вирусологии. 2016; 61(4): 186-92. http://doi.org/10.18821/0507-4088-2016-61-4-186-192Зайкова О.Н., Гребенникова Т.В., Гулюкин А.М., Шабейкин А.А., Полякова И.В., Метлин А.Е. Молекулярно-генетическая характеристика полевых изолятов вируса бешенства, выявленных на территории Владимирской, Московской, Тверской, Нижегородской и Рязанской областей. Вопросы вирусологии. 2017; 62(3): 101-8. http://doi.org/10.18821/0507-4088-2017-62-3-101-108Гулюкин А.М. Значимость современных методов лабораторной диагностики и идентификации возбудителя бешенства для иммунологического мониторинга данного зооноза. Вопросы вирусологии. 2014; 59(3): 5-10.Полещук Е.М., Сидоров Г.Н., Грибенча С.В. Итоги изучения антигенного и генетического разнообразия вируса бешенства в популяциях наземных млекопитающих России. Вопросы вирусологии. 2013; 58(3): 9-16.Ботвинкин А.Д., Кузьмин И.В., Хисматуллина Н.А. Итоги изучения антигенного разнообразия вируса бешенства на территории бывшего СССР. Ветеринарная патология. 2004; (3): 117-27.Metlin A.E., Rybakov S., Gruzdev K., Neuvonen E., Huovilainen A. Genetic heterogeneity of Russian, Estonian and Finnish field rabies viruses. Arch. Virol. 2007; 152(9): 1645-54. http://doi.org/10.1007/s00705-007-1001-6Deviatkin A.A., Lukashev A.N., Poleshchuk E.M., Dedkov V.G., Tkachev S.E., Sidorov G.N., et al. The phylodinamics of the rabies virus in the Russian Federation. PLos One. 2017; 12(2): e0171855. http://doi.org/10.1371/journal.pone.0171855Picard-Meyer E., Robardet E., Laurent A., Cliquet F., et al. Bat rabies in France: a 24-year retrospective epidemiological study. PLos One. 2014; 9(6): e98622. http://doi.org/10.1371/journal.pone.0098622Troupin C., Picard-Meyer E., Dellicour S., Casademont I., Kergoat L., Lepelletier A., et al. Host Genetic Variation Does Not Determine Spatio-Temporal Patterns of European Bat 1 Lyssavirus. Genome Biol. Evol. 2017; 9(11): 3202-13. http://doi.org/10.1093/gbe/evx236