Л.Н. Гумилев атындағы Еуразия ұлттық университетінде философия докторы (PhD) дәрежесін алу үшін Баянбек Дина Сериковна «8D05107 – Биология» білім беру бағдарламасы бойынша «Bacteroides fragilis бактериясының карбапенемге жасушалық жауабын зерттеуде мультиомдық тәсілдеме» тақырыбында диссертациясы қорғалады.
Диссертация Л.Н. Гумилев атындағы Еуразия ұлттық университетінің «Жалпы биология және геномика кафедрасы» кафедрасында орындалды.
Қорғау тілі - қазақ тілінде
Ресми рецензенттер:
Ерназарова Алия Кулахметовна – Биология ғылымдарының кандидаты, Әл-Фараби атындағы Қазақ ұлттық университетінің Экология мәселелері ғылыми-зерттеу институтының жетекші ғылыми қызметкері (Алматы қ., Қазақстан).
Тыныбаева Индира Кажымухановна – Биология ғылымдарының кандидаты, PhD, «Микроорганизмдердің республикалық коллекциясы» ЖШС аға ғылыми қызметкері (Астана қ., Қазақстан).
Диссертациялық кеңестің уақытша мүшелері:
Сармурзина Зинигуль Сериковна - Биология ғылымдарының кандидаты, қауымдастырылған профессор, «Микроорганизмдердің республикалық коллекциясы» ЖШС-нің биотехнология зертханасының меңгерушісі (Астана қ., Қазақстан).
Сандыбаев Нурлан Тамамбаевич - Биология ғылымдарының кандидаты, профессор, Қазақстан–Жапон инновациялық орталығының директоры, Қазақ ұлттық аграрлық зерттеу университеті (Алматы қ., Қазақстан).
Мухаммад Касым - PhD, профессор, Кохат ғылым және технология университеті, Микробиология кафедрасы (Кохат қ., Пәкістан).
Ғылыми кеңесшілері:
Ильдербаев Оралбек Зайнулданович – медицина ғылымдарының докторы, профессор, Л.Н. Гумилёв атындағы Еуразия ұлттық университетінің «Жалпы биология және геномика» кафедрасының профессоры, Қазақстан.
Жолдыбаева Елена Витальевна – биология ғылымдарының кандидаты, профессор, Ұлттық биотехнология орталығының «Ұлттық ұжымдық пайдалану ғылыми биотехнология зертханасының» меңгерушісі, Қазақстан.
Соки Джозеф – PhD, Сегед университетінің «Медициналық микробиология» институтының жетекші ғылыми қызметкері, Сегед қ., Венгрия.
Қорғау 2026 жылғы 12 маусым, сағат 10:00 Л.Н. Гумилев атындағы Еуразия ұлттық университетінің «8D05107 – Биология» білім беру бағдарламасы бойынша «8D051 – Биологиялық және сабақтас ғылымдар» кадрларды даярлау бағыты бойынша диссертациялық кеңесте өтеді. Диссертациялық кеңес отырысы аралас (офлайн және онлайн) форматта өткізіледі.
Сілтемесі: https://us06web.zoom.us/j/89115621409?pwd=B5Gh1bGxfsHwEbgfB0kBBvfdqnvaFa.1
Мекен-жайы: г. Астана, ул. Кажымукана, 13, корпус №3, ауд. №310
Аңдатпа (қаз.): АҢДАТПА Зерттеудің жалпы сипаттамасы. Диссертациялық жұмыс Bacteroides fragilis бактериясына қатысты микробқа қарсы ең белсенді препараттардың бірі – меропенемге B. fragilis жасушалық жауабын зерттеуге бағытталған мультиомдық тәсілді қолдануға арналған. Бактерияның транскриптомы мен протеомын зерттеу барысында карбапенем, соның ішінде меропенем әсеріне жауап қайтаруға қатысатын төзімділік механизмдері мен метаболиттік жолдармен бактериялық гендердің қалай байланысты екенін түсінуге мүмкіндік береді. Зерттеу тақырыбының өзектілігі: Микробқа қарсы препараттарға төзімділік, қоғамдық денсаулық сақтау жүйесі үшін ауқымды ғаламдық қауіп болып табылады. 2019 жылы дәрілік-төзімді инфекциялар, бүкіл дүниежүзі бойынша төрт миллионнан астам өлімге себепкер болды. Болжам бойынша, 2050 жылға қарай микробқа қарсы препараттарға төзімділік жыл сайын 10 миллионнан астам адам өлімінің себепкері болуы мүмкін, бұл, өз кезегінде, ғаламдық экономика үшін де 100 триллион АҚШ долларынан астам шығынның туындауына алып келеді. Сондықтан, микробқа қарсы препараттарға төзімділікпен күресу бойынша өте шұғыл шаралар жүргізілуі қажет. Қазіргі таңда, дүниежүзінде B. fragilis клиникалық штаммдарында антибиотикке төзімділіктің таралуы өзекті мәселе болып табылады. Еуропа аумағында жүргізілген зерттеулер келесі деректерді көрсетті: соңғы 20 жыл аралығында Еуропалық елдерде B. fragilis бактериясының имипенемге төзімділік деңгейі 0%-дан 1,2%-ға дейін жоғарылағаны, имипенемге төзімділік деңгейі АҚШ елдерінде де ұқсас көрініс тапқан. 2008-2012 жылдары Тайван елінде жүргізілген зерттеу жұмыстарында B. fragilis изоляттарының 13,5% эртапенемге қарсы төзімділік көрсететіні анықталды. Сонымен қатар, B. fragilis штаммдарының антибиотиктерге қарсы мультитөзімділік қасиеті туралы мәліметтер пайда болып жатыр. 2022 жыл ішінде жалпы алғанда, 16 Еуропалық елдерде қан өсіріндісінен бөлініп алынған, 449 бірегей B. fragilis изоляттарының микробқа қарсы сезімталдылығы сипатталды. Жалпы 2012-2022 жылдар аралығы ішінде, меропенемге деген төзімділік 3,4%-дан 10,7%-ға дейін жоғарылады. Биология саласында жоғары өнімді және жоғары технологиялық инновациялық әдістердің өсуі «омикалық» технологиялардың қарқынды дамуына мүмкіндік туғызды. Мультиомдық тәсіл соңғы жылдары биологияның көптеген саласына, соның ішінде микробиологияға да интеграцияланды. Бактериялық патогенездің ақуыздық кескінін (протеомасын) зерттеу – ақуыздарды, яғни төзімділік механизмдері мен бактериялардың вируленттілігін аса терең зерттеу мақсатында, патоген-қожайын зерттеуінде маңыздылардың бірі болып табылады. Chernov V. өз әріптестерімен бірге жазған шолуында бактерияның төзімділік механизмдерін түсіну және алынған деректерді кейін микробқа қарсы жаңа препараттарды құру үшін пайдалану мақсатында «омикалық» технологиялардың өзектілігін көрсетті. Мысалы, мультиомдық тәсілде Mycobacterium tuberculosis, Salmonella зерттеу бойынша жеткілікті көп мөлшерде жұмыстар кездеседі. Микробқа қарсы терапия кезінде пайдаланылатын, B. fragilis әсер ететін негізгілерінің бірі карбапенем болып табылады. B. fragilis бактериясының карбапенемге деген төзімділігі кей жағдайда үнсіз күйде болады, ол cfiA генімен кодталатын және белсенді орталықта Zn2+ екі ионды метало-β-лактамаза өнімімен байланысты. Карбапенемге төзімді Bacteroides spp. штаммдарының бөлініп алыну жиілігінің жоғарылауы cfiA генінің тасымалдаушылығының артуына әкеледі. Карбапенемге төзімділік cfiA генінің айқындалу есебінен туындайды, олар мобильді генетикалық IS элементтерімен реттеледі. Мысалы, реттеуге қатысатын IS1186 және IS942 мобильді генетикалық элементтері кеңінен танымал. Sóki J және т.б. өзінің зерттеу жұмыстарында бұрын беймәлім болған IS элементі – IS943 туралы және cfiA генінің айқындалуының реттелуін толығырақ зерттеудің қажеттілігі туралы хабарлады. Wafaa Jamal және т.б. Кувейт аумағындағы B. fragilis изоляттарының сезімталдылығы мен төзімділігінің таралуын зерттеу жұмысында B. fragilis изоляттарының бірі имипенем мен меропенем препараттарына бірдей төзімді келгені анықталған, дегенмен cfiA гені мүлдем болмады. Авторлар бұл төзімділікті басқа механизммен – мембрананың өткізгіштігінің бұзылуымен байланыстырады. Сонымен қоса, салыстырмалы түрде жақын арада Pak-Leung Ho және т.б. жұмысында B. fragilis бактериясының cfiA-оң штаммында имипенемге деген төзімділіктің пайда болуы cfiA генінің айқындалуы IS элементтердің қойылуы барысында пайда болуымен ғана байланысты емес, басқа да белгісіз механизмдердің көмегімен болуы мүмкін екені көрсетілді. Төзімділіктің ықтимал механизмдеріне дәрінің жасушадан сыртқа шығарылуының күшеюі, пенициллин-байланыстырушы ақуыздардың аффинділігінің төмендеуі және пориндердің жоғалуына алып келетін мутациялар жатады. Зерттеу мақсаты: бактериялық гендердің төзімділік механизмдерімен және меропенемге жауап беруге қатысатын метаболиттік жолдармен өзара байланысын анықтау үшін B. fragilis бактериясының меропенем әсері кезіндегі транскриптомдық және протеомдық кескінін in vitro түрде бағалау. Зерттеу міндеттері: 1. B. fragilis изоляттарын өсіру. Меропенемнің суббәсеңдетуші концентрациясын анықтау. B. fragilis изоляттарын әртүрлі уақыт аралығында меропенем антибиотигінің әсерімен және антибиотиксіз субөсіру жүргізу. 2. B. fragilis изоляттарының антибиотик (меропенем) әсері және антибиотиксіз жағдайда бактериялық РНҚ кескіндерін анықтау. Мәселенің түйіні – әртүрлі уақыт аралығында антибиотиктің суббәсеңдетуші концентрация әсері кезінде B. fragilis изолятындағы гендердің айқындалуының толық геномдық деңгейін салыстыру болып табылады. РНҚ секвенирлеу (RNA-seq) әдісі жаңа буынды секвенирлеу (NGS) әдісін қолдану негізінде жүзеге асырылатын болады. 3. Меропенем антибиотигі әсерімен және антибиотиксіз жағдайда B. fragilis бактериясының ақуыздық кескінін анықтау болып табылады. Мәселенің түйіні – әртүрлі уақыт аралығында антибиотиктің суббәсеңдетуші концентрация әсері кезінде B. fragilis изолятындағы ақуыздық реттелуді есептік анықтау. Микробқа қарсы меропенем препаратына жауап ретінде бүкіл протеом деңгейінде жеке ақуыздардың химиялық түрленуі мен реттелу деңгейіндегі өзгерістерді анықтау үшін химиялық белгілермен үйлестірілген бір кеңістікті гель-электрофорез әдісі қолданылатын болады. 4. B. fragilis изолятының транскриптомдық және протеомдық мәліметтеріне биоинформатикалық талдау жүргізу. Мәселенің түйіні – меропенемге жауап беруге қатысатын негізгі белсенді гендерді, ферменттерді кодтайтын және репрессияланған гендерді анықтау, сонымен бірге микробқа қарсы препарат әсерінен белсендірілетін жасушалық жауаптың құрамдас бөлігі болып табылатын B. fragilis бактериясының маңызды ақуыздарын анықтау болып табылады. Зерттеу нысаны: 2018 жылы, Астана қаласының №1 қалалық ауруханасында жіті гангренозды-перфоративті аппендицит және перитонит диагнозымен тіркелген 48 жастағы науқастан бөлініп алынған B. fragilis BFR KZ01 өсіріндісі қолданылды. Зерттеу әдістері Зерттеу жұмыстары барысында заманауи микробиологиялық және молекулалық-биологиялық әдістер – бактерияларды өсіру, РНҚ бөліп алу, нақты уақыт режиміндегі ПТР, жаңа буынды секвенирлеу, ақуыздардың масс-спектрометрлік талдауы қолданылды. Зерттеудің ғылыми жаңалығы Диссертациялық жұмыс B. fragilis бактериясының карбапенемге төзімділік механизмдері туралы жаңа ғылыми деректер алуға бағытталады. Зерттеу аясында мультиомдық тәсілдер кешені қолданылып, бактерияның молекулалық-генетикалық және протеомдық жауаптары кешенді түрде талданады. Қазақстан аумағында бұл бағытта, атап айтқанда мультиомдық әдістерді қолдану негізінде B. fragilis изоляттарын зерттеу бойынша жүйелі ғылыми жұмыстар бұрын жүргізілмеген. Зерттеудің практикалық маңызы Диссертациялық зерттеу нәтижелері антибиотиктердің төмен концентрациялары қорғаныштық механизмдердің белсенуін индукциялайтынын, бұл өз кезегінде төзімділіктің қалыптасуы мүмкін екенін көрсетеді. Алынған деректер таргетті микробқа қарсы препараттарды әзірлеуде пайдаланылуы мүмкін. Диссертацияның қорғауға ұсынылатын негізгі қағидалары Ғылыми жұмыстың келесі нәтижелері қорғауға шығарылады: 1. B. fragilis BFR KZ01 клиникалық штаммы үшін төзімділіктің дамуына ықпал ететін, меропенем антибиотигінің суббәсеңдетуші концентрациясы анықталды. Минималды бәсеңдетуші концентрация (МБК) 1 мкг/мл, ал меропенемнің суббәсеңдетуші концентрациясы (SIC) – 0,5 мкг/мл (0,5 МБК) ретінде алынды. 2. B. fragilis BFR KZ01 клиникалық штаммының РНҚ кескінін «Өңделмеген деректер» – NCBI деректер қорында секвенирлеу оқылымдарының мұрағатында (SRA) SRX22081155 қолжетімділік нөмірімен депонирленген. Эталондық геноммен ридтерді картаға түсіру барысында, B. fragilis BFR KZ01 барлық штаммдарының арасынан 2477 айқындалынған гендер анықталды. Бастапқы штамм (wMEM) және меропенем антибиотигі әсеріне (FDR < 0.05) ұшыраған (MEM2) штаммдарды салыстыру барысында 82 дифференциалды айқындалынған гендер (DEG) анықталды, оның ішінде 47 ген – жоғары айқындалынған және 35 ген – төмен айқындалынған; MEM2 vs rMEM8 салыстыру барысында 49 жоғары айқындалынған және 46 төмен айқындалынған гендер; wMEM vs rMEM8 салыстыру барысында 45 жоғары айқындалынған және 33 төмен айқындалынған гендер белгілі болды. 3. B. fragilis BFR KZ01 клиникалық штаммының протеомдық кескіні анықталды. B. fragilis BFR KZ01 клиникалық штаммының 859 ақуызы сәйкестендірілді, іріктеу кезеңінен іріктеліп, 108 дифференциалды айқындалынған ақуыздар анықталды. Антибиотик әсерімен және антибиотиксіз (wMEM vs MEM2 және MEM2 vs rMEM8) топтар арасында ортақ он DEG анықталды. Кластерлік талдау барысында антибиотик алынып тасталғаннан кейін, статистикалық маңызды кластерлік байыту (W-0560 оксидоредуктаза) DEG-і анықталды. Молекулалық функциясымен және трансмембраналық тасымалдау белсенділігімен байланысты 7-ден астам гендердің белсенділігі белгілі болды. Бұл нәтижелер дәрілерді тасымалдау жүйелері арқылы микробқа қарсы препараттардың жасуша құрамынан белсенді түрде шығарылуы төзімділіктің негізгі механизмдерінің бірі болып табылатынын дәлелдейді. Үш статистикалық маңызды айқындалынған ақуыздар анықталды, олар: 3-оксоацил-(ацилтасымалдаушы ақуыз) редуктаза, биотинкарбоксилазаның суббірлігі ацетил-КоА-карбоксилаза және бета-кетоацил-АПБ-синтазалар III. Аталған ақуыздар B. fragilis бактериясының әртүрлі жасушалық процестерінде және мембрана липидтерінің биосинтезі барысында май қышқылдарының инициациясы мен ұзаруын қамтамасыз етеді. Зерттеу материалдары бойынша 6 жұмыс, соның ішінде бір мақала Scopus (Heliyon, IF 3.4, процентиль 82) деректер қорына енетін журнал басылымында, 3 мақала Қазақстан Республикасы Ғылым және жоғары білім министрлігінің Білім және ғылым саласындағы сапаны қамтамасыз ету комитеті ұсынған журнал басылымдарында, 2 мақала халықаралық ғылыми конференцияларында жарияланған. Диссертацияның көлемі мен құрылымы. Диссертация 92 бетте баяндалған, 36 сурет, 16 кесте мен 8 қосымшадан құралған. Пайдаланылған әдебиеттер тізімі 187 дереккөзді қамтиды. Диссертация құрылымды түрде белгілеулер мен қысқартулардан, кіріспеден, үш бөлімнен (әдебиеттерге шолу, тәжірибе жүргізудің материалдары мен әдістері, зерттеу нәтижелері), қорытындыдан, пайдаланылған әдебиеттер тізімінен және қосымшалардан тұрады.
Зерттеулерді этикалық бағалау жөніндегі комиссияның қорытындысы
Диссертациялық кеңестің шешімі
Диссертация қорғауының бейнежазбасы: https://youtu.be/2BMf5yKTUJI?si=uK5LpdJBfVOhSirs
