Preview

Биоқауіпсіздік және Биотехнология

Кеңейтілген іздеу

TREPONEMA PALLIDUM-ДЫ IN VITRO КУЛЬТИВАЦИЯЛАУ: ҚОЯН МОДЕЛІНЕН АДАМ ЖАСУШАЛЫҚ ЖҮЙЕЛЕРІНЕ ДЕЙІН

https://doi.org/10.58318/2957-5702-2026-26-17-39

Толық мәтін:

Аңдатпа

Treponema pallidum subsp. pallidum - мерездің қоздырғышы болып табылатын, адам денсаулығы үшін әлеуметтік маңызы жоғары инфекциялық агент. Тиімді бактерияға қарсы емдеу әдістерінің болуына қарамастан, бұл патогеннің биологиясын зерттеу ұзақ уақыт бойы оны жасанды жағдайда тұрақты культивациялау мүмкіндігінің шектеулі болуына байланысты күрделі мәселе болып келді. Шолудың мақсаты - T. pallidum-ды in vitro культивациялау жүйелерінің дамуы туралы қазіргі деректерді жүйелеу: қоян моделінен және ерте тіндік культуралардан бастап Sf1Ep платформасына, заманауи клиникалық штаммдарды тікелей бөліп алуға және адам жасушаларына негізделген жүйелердің пайда болуына дейін. Шолуда T. pallidum-ды культивациялауды қиындататын биологиялық факторлар, соның ішінде геномның редукциясы, метаболизмдік мүмкіндіктердің шектеулілігі, иесі жасушасына тәуелділік және оттегіге сезімталдық қарастырылды. T. pallidum-ды in vitro культивациялау қоздырғыштың физиологиясын, иесі жасушаларымен өзара әрекеттесуін, антибиотиктерге сезімталдығын зерттеуге, жануарлар модельдеріне тәуелділікті азайтуға және биоқауіпсіз эксперименттік тәсілдерді дамытуға арналған перспективалы ғылыми-технологиялық платформа ретінде қарастырылуы тиіс.

Авторлар туралы

А. К. Наханов
«Биологиялық қауіпсіздік проблемаларының ғылыми-зерттеу институты» ЖШС, «QazBioPharm» ұлттық холдингі
Қазақстан

Гвардейский 



С. К. Коканов
«Биологиялық қауіпсіздік проблемаларының ғылыми-зерттеу институты» ЖШС, «QazBioPharm» ұлттық холдингі
Қазақстан

Гвардейский 



Б. А. Еспембетов
«Биологиялық қауіпсіздік проблемаларының ғылыми-зерттеу институты» ЖШС, «QazBioPharm» ұлттық холдингі
Қазақстан

Гвардейский 



Н. С. Сырым
«Биологиялық қауіпсіздік проблемаларының ғылыми-зерттеу институты» ЖШС, «QazBioPharm» ұлттық холдингі
Қазақстан

Гвардейский 



А. А. Теребай
«Биологиялық қауіпсіздік проблемаларының ғылыми-зерттеу институты» ЖШС, «QazBioPharm» ұлттық холдингі
Қазақстан

Гвардейский 



Л. Г. Мараховская
«Биологиялық қауіпсіздік проблемаларының ғылыми-зерттеу институты» ЖШС, «QazBioPharm» ұлттық холдингі
Қазақстан

Гвардейский 



Әдебиет тізімі

1. World Health Organization. Sexually transmitted infections (STIs): strategic information. Syphilis estimates, 2022 / World Health Organization. - Geneva : WHO, 2024.

2. Chlamydia, gonorrhoea, trichomoniasis and syphilis: global prevalence and incidence estimates, 2016 / J. Rowley, S. Vander Hoorn, E. Korenromp [et al.] // Bulletin of the World Health Organization. - 2019. - Vol. 97, No. 8. - P. 548-562P. - DOI: 10.2471/BLT.18.228486.

3. Peeling R.W. Syphilis / R.W. Peeling, D. Mabey, M.L. Kamb, X.S. Chen, J.D. Radolf, A.S. Benzaken // Nature Reviews Disease Primers. - 2017. - Vol. 3. - Article 17073. - DOI: 10.1038/nrdp.2017.73.

4. Centers for Disease Control and Prevention. Sexually Transmitted Infections Surveillance, 2023 / Centers for Disease Control and Prevention. - Atlanta : CDC, 2024.

5. Sexually transmitted infections: challenges ahead / M. Unemo, C.S. Bradshaw, J.S. Hocking [et al.] // The Lancet Infectious Diseases. - 2017. - Vol. 17, No. 8. - P. e235-e279.

6. CDC Laboratory Recommendations for Syphilis Testing, United States, 2024 / J.R. Papp, I.U. Park, Y. Fakile [et al.] // MMWR Recommendations and Reports. - 2024. - Vol. 73, No. 1. - P. 1-32. - DOI: 10.15585/mmwr.rr7301a1.

7. Complete genome sequence of Treponema pallidum, the syphilis spirochete / C.M. Fraser, S.J. Norris, G.M. Weinstock [et al.] // Science. - 1998. - Vol. 281, No. 5375. - P. 375-388. - DOI: 10.1126/science.281.5375.375.

8. Weinstock G.M. The genome of Treponema pallidum: new light on the agent of syphilis / G.M. Weinstock, J.M. Hardham, M.P. McLeod, E.J. Sodergren, S.J. Norris // FEMS Microbiology Reviews. - 1998. - Vol. 22, No. 4. - P. 323-332.

9. Norris S.J. Biology of Treponema pallidum: correlation of functional activities with genome sequence data / S.J. Norris, D.L. Cox, G.M. Weinstock // Journal of Molecular Microbiology and Biotechnology. - 2001. - Vol. 3, No. 1. - P. 37-62.

10. Lafond R.E. Biological basis for syphilis / R.E. Lafond, S.A. Lukehart // Clinical Microbiology Reviews. - 2006. - Vol. 19, No. 1. - P. 29-49. - DOI: 10.1128/CMR.19.1.29-49.2006.

11. Treponema pallidum, the syphilis spirochete: making a living as a stealth pathogen / J.D. Radolf, R.K. Deka, A. Anand [et al.] // Nature Reviews Microbiology. - 2016. - Vol. 14, No. 12. - P. 744-759. - DOI: 10.1038/nrmicro.2016.141.

12. Radolf J.D. The Treponema pallidum outer membrane / J.D. Radolf, S. Kumar // Current Topics in Microbiology and Immunology. - 2018. - Vol. 415. - P. 1-38. - DOI: 10.1007/82_2017_44.

13. Structural modeling of the Treponema pallidum outer membrane protein repertoire / K.L. Hawley, J.M. Montezuma-Rusca, K.N. Delgado [et al.] // Journal of Bacteriology. - 2021. - Vol. 203, No. 15. - Article e00082-21.

14. Treponema pallidum major sheath protein homologue TprK is a target of opsonic antibody and the protective immune response / A. Centurion-Lara, C. Castro, L. Barrett [et al.] // Journal of Experimental Medicine. - 1999. - Vol. 189, No. 4. - P. 647-656.

15. Antigenic variation in Treponema pallidum: TprK sequence diversity accumulates in response to immune pressure during experimental syphilis / L. Giacani, B.J. Molini, E.Y. Kim [et al.] // Journal of Immunology. - 2010. - Vol. 184, No. 7. - P. 3822-3829.

16. Lukehart S.A. Isolation and laboratory maintenance of Treponema pallidum / S.A. Lukehart, C.M. Marra // Current Protocols in Microbiology. - 2007. - Chapter 12. - Unit 12A.1. - DOI: 10.1002/9780471729259.mc12a01s7.

17. National Research Council. Guide for the Care and Use of Laboratory Animals / National Research Council. - 8th ed. - Washington, DC : The National Academies Press, 2011. - DOI: 10.17226/12910.

18. Fieldsteel A.H. Cultivation of virulent Treponema pallidum in tissue culture / A.H. Fieldsteel, D.L. Cox, R.A. Moeckli // Infection and Immunity. - 1981. - Vol. 32, No. 2. - P. 908-915. - DOI: 10.1128/iai.32.2.908-915.1981.

19. Fieldsteel A.H. Prolonged survival of virulent Treponema pallidum (Nichols strain) in cellfree and tissue culture systems / A.H. Fieldsteel, F.A. Becker, J.G. Stout // Infection and Immunity. - 1977. - Vol. 18, No. 1. - P. 173-182. - DOI: 10.1128/iai.18.1.173-182.1977.

20. Fitzgerald T.J. Treponema pallidum (Nichols strain) in tissue cultures: cellular attachment, entry, and survival / T.J. Fitzgerald, J.N. Miller, J.A. Sykes // Infection and Immunity. - 1975. - Vol. 11, No. 5. - P. 1133-1140. - DOI: 10.1128/iai.11.5.1133-1140.1975.

21. Interaction of Treponema pallidum (Nichols strain) with cultured mammalian cells: effects of oxygen, reducing agents, serum supplements, and different cell types / T.J. Fitzgerald, R.C. Johnson, J.A. Sykes, J.N. Miller // Infection and Immunity. - 1977. - Vol. 15, No. 2. - P. 444-452. - DOI: 10.1128/iai.15.2.444-452.1977.

22. Growth and subculture of pathogenic Treponema pallidum (Nichols strain) in BHK-21 cultured tissue cells / R.H. Jones, M.A. Finn, J.J. Thomas, C. Folger // British Journal of Venereal Diseases. - 1976. - Vol. 52, No. 1. - P. 18-23. - DOI: 10.1136/sti.52.1.18.

23. Foster J.W. The in vitro cultivation of Treponema pallidum. Corroborative studies / J.W. Foster, D.S. Kellogg, J.W. Clark, A. Balows // British Journal of Venereal Diseases. - 1977. - Vol. 53, No. 6. - P. 338-339. - DOI: 10.1136/sti.53.6.338.

24. Fieldsteel A.H. Further studies on replication of virulent Treponema pallidum in tissue cultures of Sf1Ep cells / A.H. Fieldsteel, D.L. Cox, R.A. Moeckli // Infection and Immunity. - 1982. - Vol. 35, No. 2. - P. 449-455.

25. Norris S.J. Factors affecting the multiplication and subculture of Treponema pallidum subsp. pallidum in a tissue culture system / S.J. Norris, D.G. Edmondson // Infection and Immunity. - 1986. - Vol. 53, No. 3. - P. 534-539.

26. Edmondson D.G. Long-term in vitro culture of the syphilis spirochete Treponema pallidum subsp. pallidum / D.G. Edmondson, B. Hu, S.J. Norris // mBio. - 2018. - Vol. 9, No. 3. - Article e01153-18. - DOI: 10.1128/mBio.01153-18.

27. Parameters affecting continuous in vitro culture of Treponema pallidum strains / D.G. Edmondson, B.D. DeLay, L.E. Kowis, S.J. Norris // mBio. - 2021. - Vol. 12, No. 1. - Article e03536- 20. - DOI: 10.1128/mBio.03536-20.

28. Edmondson D.G. In vitro cultivation of the syphilis spirochete Treponema pallidum / D.G. Edmondson, S.J. Norris // Current Protocols. - 2021. - Vol. 1. - Article e44. - DOI: 10.1002/cpz1.44.

29. In vitro analysis of seven syphilis-causing Treponema pallidum strains revealed inherent growth rate differences / J. Bosak, M. Hrala, P. Andrla [et al.] // Scientific Reports. - 2025. - Vol. 15. - Article 18827. - DOI: 10.1038/s41598-025-18827-9.

30. In vitro isolation of contemporary Treponema pallidum strains directly from clinical samples of syphilis patients / J. Bosak, M. Hrala, F. Skokan [et al.] // Clinical Microbiology and Infection. - 2025. - Vol. 31, No. 6. - P. 1061-1065. - DOI: 10.1016/j.cmi.2025.03.017.

31. Directly sequenced genomes of contemporary strains of syphilis reveal recombination-driven diversity in genes encoding predicted surface-exposed antigens / L. Grillova, T. Bawa, L. Mikalova [et al.] // Frontiers in Microbiology. - 2019. - Vol. 10. - Article 1691. - DOI: 10.3389/fmicb.2019.01691.

32. Global phylogeny of Treponema pallidum lineages reveals recent expansion and spread of contemporary syphilis / M.A. Beale, M. Marks, M.J. Cole [et al.] // Nature Microbiology. - 2021. - Vol. 6, No. 12. - P. 1549-1560. - DOI: 10.1038/s41564-021-01000-z.

33. Enhanced molecular typing of Treponema pallidum: geographical distribution of strain types and association with neurosyphilis / C.M. Marra, S.K. Sahi, L.C. Tantalo [et al.] // Journal of Infectious Diseases. - 2010. - Vol. 202, No. 9. - P. 1380-1388.

34. Origin of modern syphilis and emergence of a pandemic Treponema pallidum cluster / N. Arora, V.J. Schuenemann, G. Jager [et al.] // Nature Microbiology. - 2016. - Vol. 2. - Article 16245. - DOI: 10.1038/nmicrobiol.2016.245.

35. Genomic epidemiology of syphilis reveals independent emergence of macrolide resistance across multiple circulating lineages / M.A. Beale, M. Marks, S.K. Sahi [et al.] // Nature Communications. - 2019. - Vol. 10. - Article 3255. - DOI: 10.1038/s41467-019-11216-7.

36. Characterisation of Treponema pallidum lineages within the contemporary syphilis outbreak in Australia: a genomic epidemiological analysis / M.L. Taouk, G. Taiaroa, S. Pasricha [et al.] // The Lancet Microbe. - 2022. - Vol. 3, No. 6. - P. e417-e426. - DOI: 10.1016/S2666-5247(22)00035-0.

37. Clinical and genomic diversity of Treponema pallidum subspecies pallidum to inform vaccine research: an international, molecular epidemiology study / A.C. Sena, M.M. Matoga, L. Yang [et al.] // The Lancet Microbe. - 2024. - Vol. 5, No. 9. - Article 100871. - DOI: 10.1016/S2666-5247(24)00087-9.

38. Insights into Treponema pallidum genomics from modern and ancient genomes using a novel mapping strategy / M. Pla-Diaz, G. Akgul, M. Molak [et al.] // BMC Biology. - 2025. - Vol. 23, No. 1. - Article 7. - DOI: 10.1186/s12915-024-02108-4.

39. Integrated genomic approaches improve Treponema pallidum phylogenetics and lineage classification / G.S. Long, A.E. Singh [et al.] // Canadian Journal of Microbiology. - 2025. - Vol. 71. - P. 1-11. - DOI: 10.1139/cjm-2025-0021.

40. First human cell-based cultivation system for the syphilis spirochete Treponema pallidum / J. Bosak, M. Hrala, P. Pospisilova [et al.] // BMC Microbiology. - 2026. - Vol. 26. - Article 288. - DOI: 10.1186/s12866-026-04856-5.

41. Applications and research trends in organoid-based infectious disease models / J.O. Ryu, Y.J. Seong, E. Lee [et al.] // Scientific Reports. - 2025. - Vol. 15. - Article 25185. - DOI: 10.1038/s41598-025-07816-7.

42. Mapping the scientific output of organoids for animal and human modeling infectious diseases: a bibliometric assessment / J. Yan, A. Wiedemann [et al.] // Veterinary Research. - 2024. - Vol. 55. - Article 81. - DOI: 10.1186/s13567-024-01333-7.

43. Park G. Replacing animal testing with stem cell-organoids: advantages and limitations / G. Park, Y.A. Rim, Y. Sohn, Y. Nam, J.H. Ju // Stem Cell Reviews and Reports. - 2024. - Vol. 20, No. 6. - P. 1375-1386. - DOI: 10.1007/s12015-024-10723-5.

44. 3D engineered tissue models for studying human-specific infectious viral diseases / K.S. Hwang, J. Choi, J. Kim [et al.] // Bioactive Materials. - 2023. - Vol. 21. - P. 576-594. - DOI: 10.1016/j.bioactmat.2022.09.014.

45. World Health Organization. Laboratory Biosafety Manual / World Health Organization. - 4th ed. - Geneva : WHO, 2020. - ISBN 978-92-4-001131-1.

46. World Health Organization. Laboratory Biosafety Manual: Risk Assessment / World Health Organization. - Geneva : WHO, 2020.

47. Public Health Agency of Canada. Pathogen Safety Data Sheet: Treponema pallidum / Public Health Agency of Canada. - Updated September 27, 2024.

48. Stamm L.V. Syphilis: antibiotic treatment and resistance / L.V. Stamm // Epidemiology and Infection. - 2015. - Vol. 143, No. 8. - P. 1567-1574. - DOI: 10.1017/S0950268814002830.

49. Near-universal resistance to macrolides of Treponema pallidum in North America / N.A.P. Lieberman, T.B. Reid, C.A. Cannon [et al.] // New England Journal of Medicine. - 2024. - Vol. 390, No. 22. - P. 2127-2128. - DOI: 10.1056/NEJMc2314441.

50. Treponema pallidum macrolide resistance and molecular strain types in South Africa / J.M.E. Venter, E.E. Muller, M.P. Mahlangu [et al.] // Journal of Clinical Microbiology. - 2021. - Vol. 59. - Article e02385-20.

51. Muller E.E. Macrolide resistance testing and molecular subtyping of Treponema pallidum strains from southern Africa / E.E. Muller, G. Paz-Bailey, D.A. Lewis // Sexually Transmitted Infections. - 2012. - Vol. 88, No. 6. - P. 470-474. - DOI: 10.1136/sextrans-2011-050322.

52. Сейдахметова Б.А., Жаппарова Г.А., Мараховская Л.Г., Теребай А.А., Наханов А.К. Масштабирование культуры клеток Vero для производства биопрепаратов // Биобезопасность и Биотехнология. - 2022. - № 9. - С. 44-52. - DOI: 10.58318/2957-5702-2022-9-44-52.

53. Бурабаев Б.К., Джекебеков К.К., Уланкызы А. [и др.]. Управление биологическими рисками в Научно-исследовательском институте проблем биологической безопасности // Биобезопасность и Биотехнология. - 2020. - № 1. - С. 10-11.

54. Килибаев С.С., Таболдиев Д.Р., Джалдыбаева А.Е., Жунискулов Р.Б. Система биологической безопасности и биозащиты в НИИ // Биобезопасность и Биотехнология. - 2023. - № 14.

55. Canadian Public Health Laboratory Network National Syphilis In-Laboratory Serological Testing Recommendations / M. Morshed [et al.] // Journal of the Association of Medical Microbiology and Infectious Disease Canada. - 2025. - DOI: 10.3138/jammi-2024-0027.

56. Giacani L. The endemic treponematoses / L. Giacani, S.A. Lukehart // Clinical Microbiology Reviews. - 2014. - Vol. 27, No. 1. - P. 89-115. - DOI: 10.1128/CMR.00070-13.

57. Smajs D. Genetics of human and animal uncultivable treponemal pathogens / D. Smajs, M. Strouhal, S. Knauf // Infection, Genetics and Evolution. - 2018. - Vol. 61. - P. 92-107.

58. A defined syphilis vaccine candidate inhibits dissemination of Treponema pallidum subspecies pallidum / K.V. Lithgow, R. Hof, C. Wetherell [et al.] // Nature Communications. - 2017. - Vol. 8. - Article 14273.


Рецензия

Дәйектеу үшін:


Наханов А.К., Коканов С.К., Еспембетов Б.А., Сырым Н.С., Теребай А.А., Мараховская Л.Г. TREPONEMA PALLIDUM-ДЫ IN VITRO КУЛЬТИВАЦИЯЛАУ: ҚОЯН МОДЕЛІНЕН АДАМ ЖАСУШАЛЫҚ ЖҮЙЕЛЕРІНЕ ДЕЙІН. Биоқауіпсіздік және Биотехнология. 2026;1(26):17-39. https://doi.org/10.58318/2957-5702-2026-26-17-39

For citation:


Nakhanov A.K., Kokanov S.K., Yespembetov B.A., Syrym N.S., Terebai A.A., Marakhovskaya L.G. IN VITRO CULTIVATION OF TREPONEMA PALLIDUM: FROM THE RABBIT MODEL TO HUMAN CELL-BASED SYSTEMS. Biosafety and Biotechnology. 2026;1(26):17-39. (In Russ.) https://doi.org/10.58318/2957-5702-2026-26-17-39

Қараулар: 26

JATS XML


ISSN 2707-7241 (Print)
ISSN 2957-5702 (Online)