До редактора:

През 1994 г. във Вац, Унгария е открита крипта, съдържаща 242 тела. Много от телата бяха естествено мумифицирани, включително останките на Терезия Хаусман (наричана Тяло 68 в допълнителното приложение, достъпно с пълния текст на това писмо на NEJM.org), която почина на 25 декември 1797 г. на 28 години на възраст. 1,2 Рентгенография на гръдния кош на останките беше ясна, но кахектичният вид на тялото съответстваше на диагнозата туберкулоза. В предишно проучване молекулярните анализи на проба от гръдния кош, получени от тялото, потвърдиха диагнозата туберкулоза и предоставиха някои ограничени генотипни данни и количествена информация, които предполагаха изключително добро запазване на микобактериалната ДНК. 1,2

Повечето предишни опити за възстановяване на микобактериална ДНК от исторически или древни проби разчитаха на усилване с полимеразна верижна реакция (PCR), което беше свързано с рисковете от пренасяне и замърсяване на продукта. Алтернативен метод е улавянето на хибридизация 3, но подобно на PCR, той разчита на насочване на известни последователности и обременяващо разработване на анализи за всеки щам или вид.

Терминът "метагеномика" се отнася до отворено секвениране на ДНК, възстановена от некултивирани проби без специфично за целта усилване или обогатяване. Използвахме този подход за откриване на ДНК последователности от Mycobacterium tuberculosis в проба, получена от мумията.

Използвайки методи, описани по-рано, 1,2, ние извличаме ДНК от единична проба от белодробна тъкан и секвенираме ДНК на един цикъл Illumina MiSeq, в съответствие с инструкциите на производителя (за по-пълно описание на нашите методи и резултати, вижте допълнителното приложение ).

Получихме 5,5 милиона сдвоени четения (депозирани в архива за четене на последователности с присъединителен номер SRP018736). По-малко от 1% от четенията са подравнени спрямо човешкия геном, докато 8% са подравнени спрямо М. туберкулоза еталонен щам H37Rv; това беше средна дълбочина на покритие за проба от 32 × от М. туберкулоза геном (вж. допълнителното приложение). Защото не сме се култивирали М. туберкулоза или изпълнява всякакви М. туберкулоза–Специфични PCR анализи в нашата лаборатория и тъй като получихме дълбоко и дори геномно покритие, ние вярваме, че шансовете за получаване на артефактни последователности поради замърсяване са много ниски.

Фигура 1.

туберкулоза
Фигура 1. Връзки между Mycobacterium tuberculosis Референтен щам H37Rv, германският щам на огнището 7199/99 и щамове, открити в мумията.

Щамовете M1 и M2 са загубили локус Rv3018A – Rv3021c, функция, споделена и от щам 7199/99. В сравнение с H37Rv, и трите щама споделят 300 еднонуклеотидни полиморфизми (SNP) помежду си. Между M1 и M2 има заличаване на локуси Rv2101, Rv2102 и Rv2270 – Rv2280. M2 и 7199/99 (който е тясно свързан с щамовете на Харлем и Ердман) споделят допълнителни 398 SNP, които не присъстват в M1. Щам 7199/99 съдържа още три заличавания и допълнителни 164 SNPs, в сравнение с M2.

Когато сравнихме метагеномния М. туберкулоза чете с H37Rv, намерихме доказателства, че лицето е имало смесена инфекция с две М. туберкулоза генотипове (вж. допълнителното приложение). Предишни проучвания за сполиготипиране идентифицираха два генотипа в проби, получени от семейство Hausmann1, а неотдавнашен преглед на съвременната туберкулоза подчерта значението на инфекциите със смесен щам, особено в райони, където туберкулозата е силно ендемична. 4 От модели на изтривания в М. туберкулоза метагеном в мумията спрямо H37Rv, заключаваме, че и двата щама в мумията приличат на щам от огнище, настъпило в Германия от 1998 до 2010 г. (Фиг. S1 и S2 в допълнителното приложение) 5 Единият щам от мумията, M2, е по-подобен на щама на огнището (7199/99), отколкото другият щам, M1 (Фигура 1).

Това проучване показва силата на метагеномния анализ при предоставянето на информация от исторически и може би дори съвременни образци.

Jacqueline Z.-M. Чан, доктор.
Мартин Дж. Сержант, д-р.
Университет в Уорик, Ковънтри, Великобритания

Oona Y.-C. Лий, д-р.
Дейвид Е. Миникин, Д. Фил.
Гурдял С. Бесра, д-р.
Университет в Бирмингам, Бирмингам, Великобритания

Д-р Илидко Пап.
Унгарски природонаучен музей, Будапеща, Унгария

Марк Спигелман, д-р.
Университет в Тел Авив, Тел Авив, Израел

Хелън Д. Доногю, д-р.
Университетски колеж Лондон, Лондон, Великобритания

Марк Дж. Палън, д-р, доктор.
Университет в Уорик, Ковънтри, Великобритания
м. [имейл защитен] ac. Великобритания

Формулярите за оповестяване, предоставени от авторите, са достъпни с пълния текст на това писмо на NEJM.org.

1. Fletcher HA, Donoghue HD, Taylor GM, van der Zanden AGM, Spigelman M. Молекулярен анализ на ДНК на Mycobacterium tuberculosis от семейство на унгарци от 18 век. Микробиология 2003; 149: 143 - 151

2. Fletcher HA, Donoghue HD, Holton J, Pap I, Spigelman M. Широко разпространена ДНК на Mycobacterium tuberculosis от унгарци от 18-ти и 19-ти век. Am J Phys Anthropol 2003; 120: 144 - 152

3. Bouwman AS, Kennedy SL, Muller R, et al. Генотип на исторически щам на Mycobacterium tuberculosis. Proc Natl Acad Sci U S A 2012; 109: 18511 - 18516

4. Cohen T, van Helden PD, Wilson D, et al. Смесени щамове Mycobacterium tuberculosis инфекции и последиците за лечение и контрол на туберкулозата. Clin Microbiol Rev 2012; 25: 708 - 719

5. Roetzer A, Diel R, Kohl TA, et al. Последователност на целия геном спрямо традиционно генотипиране за изследване на огнище на Mycobacterium tuberculosis: надлъжно молекулярно епидемиологично проучване. PLoS Med 2013; 10: e1001387 - e1001387