Ученые Института цитологии (ИНЦ) РАН и специалисты Санкт-Петербургского государственного университета (СПбГУ) показали, что обнаруженный ими новый вид амеб – Balamuthia spinosa, способен выступать в качестве переносчика бактерий Legionella pneumophila, которые вызывают у людей опасное инфекционное заболевание – легионеллез (разновидность пневмонии). Результаты работы ученых опубликованы в научном журнале Parasitology Research.

Balamuthia spinosa под микроскопом

Амебы являются одноклеточными организмами, размер которых варьирует от 20 до 700 микрометров. Они населяют практически все возможные среды обитания – воду, почву, поверхности деревьев, камней и других субстратов. Некоторые виды амеб патогенны для человека и животных. Например, дизентерийная амёба вызывает амебную дизентерию. Кроме того, некоторые виды акантамеб являются возбудителями редкого, но опасное заболевание – акантамебный кератит.

«Род Balamuthia до недавнего времени включал всего один вид амеб, представители которого способны вызывать редкое, но опасное заболевание – гранулематозный амебный энцефалит – у человека и животных. Новый вид амеб – Balamuthia spinosa – был обнаружен специалистами СПбГУ в донных отложениях из мелководных бухт Зунда, одного из проливов, соединяющих Балтийское и Северное моря. При исследовании генома нового вида специалистами нашего научного коллектива было обнаружено, что он, вероятно, является переносчиком бактерии, вызывающей так называемую "болезнь легионеров" – вид тяжелой пневмонии, которой подвержены в основном люди с ослабленным иммунитетом», – рассказывает ведущий научный сотрудник лаборатории цитологии одноклеточных организмов ИНЦ РАН Елена Насонова.

Легионеллез – это острое инфекционное заболевание, которое вызывают бактерии рода Legionella. Обычно оно приводит к поражению легких, нервной системы и органов пищеварения у людей с ослабленным иммунитетом (у пожилых или при иммунодефиците). Название связано с событиями, произошедшими после 49-го ежегодного съезда ветеранов Американского легиона в Филадельфии (в мероприятии приняли участие более 4 тыс. человек) в 1976 году. Спустя три дня после мероприятия от неизвестного заболевания скоропостижно скончался один из его участников, а всего за время вспышки заболели 221 человек, из них 34 скончались. В 1977 году было доказано, что заболевание вызвала бактерия рода Legionella.

Образцы природного материала, содержащие амеб Balamuthia spinosa были получены в ходе экспедиции в Данию. Фауну амеб побережья Зунда исследователи из СПбГУ совместно с датскими коллегами изучали с середины 90-х годов. В образцах, отобранных в 2017 году, были обнаружены амебы, названные Balamuthia spinosa. Этих амеб не удалось вырастить в лабораторной культуре, так что исследователям пришлось иметь дело лишь с одиночными клетками. Первым делом их описали и документировали при помощи современных методов световой микроскопии.

Из одиночных клеток была выделена ДНК Balamuthia spinosa для дальнейшего секвенирования (расшифровки последовательностей) ее генов. Для этого ученые провели полногеномную амплификацию – это метод многократного копирования всей имеющейся в пробе ДНК для увеличения ее количества до уровня, пригодного для дальнейшего анализа. Затем полученный материал был передан в Ресурсные центры Научного парка СПбГУ, где с использованием метода массированного параллельного секвенирования ученые определили последовательность составляющих геном амебы нуклеотидов.

В ходе анализа большого массива данных, исследователи определили систематическую принадлежность генетического материала и подтвердили, что обнаружен новый вид амеб. Однако помимо генома амебы, специалистами ИНЦ РАН в исследуемых образцах были найдены фрагменты геномов бактерий, среди которых одной из самых обильно представленных оказалась легионелла.

Поскольку амебы питаются бактериями, существует вероятность, что Balamuthia spinosa попыталась «съесть» легионелл, но по какой-то причине не смогла их переварить. Поэтому последние остались существовать внутри амебы в качестве так называемых «эндобионтов». В подобном виде клетки амеб могут носить в себе живых бактерий много лет и потом высвобождать их в окружающую среду. Получается своего рода «ящик Пандоры», который может в любой момент открыться, но точно понять, когда это произойдет невозможно. Этим и опасна такая форма сосуществования амеб и бактерий для человека.

Эндобионты широко распространены среди амеб, поэтому, изучая геном амеб, исследователи, по сути, исследуют метагеном – совокупный геном амебы и всех ее эндобионтов.

«Тот факт, что мы обнаружили фрагмент генома легионеллы в составе генетического материала, полученного от амебы, конечно, не означает, что сегодня эти амебы несут какие-то социально значимые угрозы. Однако существует необходимость изучать Balamuthia spinosa и другие виды амеб, которые могут представлять собой "резервуары" для переноса возбудителей инфекций, чтобы мы могли понимать механизмы и масштабы их возможного распространения», – поясняет Елена Насонова.

Сейчас ученые продолжают вести расшифровку и обработку генетического материала, полученного из Balamuthia spinosa. В исследовании приняли участие специалисты из ИНЦ РАН и СПбГУ. Со стороны ИНЦ РАН работы по анализу метагенома амеб были поддержаны грантом РНФ № 19-74-20136 «Метагеномный подход для изучения разнообразия, распространения и основных путей эволюции опистоспоридий (Opisthokonta: Opisthosporidia)» (руководитель Е.С. Насонова), а со стороны СПбГУ изоляция, определение и описание амеб поддержаны грантом РНФ № 20-14-00195 «Рожденные ползать: новый взгляд на проблемы происхождения и эволюции Amoebozoa» (руководитель А.В. Смирнов). Кроме того, проекты ученых по исследованию амёб реализовывались в рамках мероприятий, посвященных Году зоологии, который в 2022 году был объявлен в СПбГУ.

Источник: Пресс-служба Института цитологии Российской академии наук (ИНЦ РАН)