Sequenzierung des gesamten Genoms zur schnellen Charakterisierung des Tollwutvirus mittels Nanoporentechnologie
18. August 2023
Hier stellen wir einen schnellen und kostengünstigen Workflow zur Charakterisierung von Tollwutvirusgenomen (RABV) mit Hilfe der Nanoporentechnologie vor. Der Arbeitsablauf soll die genomikgestützte Überwachung auf lokaler Ebene unterstützen und Informationen über zirkulierende RABV-Linien und deren Einordnung in regionale Phylogenien liefern, um Maßnahmen zur Tollwutbekämpfung zu steuern.
Unsere Forschung nutzt fortschrittliche Genomik, um die Überwachung von Krankheitserregern in Ländern mit niedrigem und mittlerem Einkommen zu verbessern. Und das hilft uns, lokale Forscher in die Lage zu versetzen, fünf große Fragen zu beantworten: wer, was, wo, warum und wann. Und dies kann zu praktischen Lösungen vor Ort führen.
Wir verwenden die Nanoporentechnologie, um die Sequenzierung zu dezentralisieren. Die Benutzerfreundlichkeit, Portabilität und die im Vergleich zu anderen Plattformen günstigeren Kosten machen es ideal für Umgebungen mit geringen Ressourcen. Und die Fähigkeit, schnell an der Probenquelle zu sequenzieren, bedeutet, dass wir eine Überwachung an der Schnittstelle zwischen Tier und Mensch durchführen können.
Wir stehen vor der Herausforderung, ganze Genome aus Proben unterschiedlicher Qualität zu gewinnen. Oft wurden Einreichungen aus abgelegenen Gebieten unter schlechten Lagerbedingungen transportiert. Außerdem verfügen wir nur über begrenztes Fachwissen über bioinformatische Werkzeuge, die bei der Interpretation von Daten nützlich wären.
Diese Werkzeuge wären also wie MADDOG und Drug-V GLUE. Dies könnte bei der universellen Interpretation von Daten verwendet werden, um die Steuerung zu initiieren. Wir versuchen zu zeigen, wie sie das Protokoll für schnelle Sequenzen oder für ganze genomische Sequenzen von Tollwut optimieren und wie es angepasst und in den Ländern mit niedrigem Einkommen für die Sequenzierung von Tollwut verwendet werden kann, um verschiedene Fragen zu beantworten, wie es wirklich zirkuliert, was zirkuliert und wann es zirkuliert.
Und diese Informationen sind notwendig für Strategien zur Eliminierung der Tollwut. Die Überwachung des viralen Genoms ist jetzt leichter zugänglich. Die Leitlinien für die Datenanalyse und -interpretation für lokale Kontrollbemühungen sind jedoch begrenzter.
Unser Protokoll bietet eine End-to-End-Pipeline, die lokale Wissenschaftler mit Überwachungsfunktionen an vorderster Front ausstattet. Die größere Verfügbarkeit von viralen Genomen und Methoden zur Interpretation dieser Daten ermöglicht es Forschern, epidemiologische Erkenntnisse in umsetzbare Informationen für Regierungsministerien oder Krankheitsbekämpfungsprogramme umzuwandeln und den Entscheidungsprozess zu steuern.
Übersicht
Diese Studie stellt einen kosteneffektiven Arbeitsablauf zur Charakterisierung von Genomen des Tollwutvirus (RABV) unter Verwendung der Nanoporentechnologie vor, der darauf abzielt, die virale Überwachung auf lokaler Ebene zu verbessern. Der Ansatz ermöglicht die Identifizierung zirkulierender RABV-Linien und integriert genomische Daten in regionale Phylogenien, um wirksame Maßnahmen zur Tollwutbekämpfung zu unterstützen.
Wesentliche Studienkomponenten
Forschungsbereich
- Pathogen-Genomik
- Virusüberwachung
- Strategien zur Tollwutbekämpfung
Hintergrund
- Notwendigkeit einer verbesserten Überwachung in Ländern mit niedrigem und mittlerem Einkommen
- Herausforderungen bei der Gewinnung hochwertiger Genomsequenzen
- Bedeutung lokaler Fachkenntnisse bei der Dateninterpretation
Verwendete Methoden
- Nanoporen-Sequenzierungstechnologie
- Genomische Charakterisierung des Tollwutvirus
- Protokolle zur Probenvorbereitung und Sequenzierung
Hauptergebnisse
- Effiziente Ganzgenomsequenzierung aus Proben unterschiedlicher Qualität
- Stärkung lokaler Wissenschaftler für Überwachungszwecke
- Verfügbarkeit von Werkzeugen zur Datenanalyse zur Unterstützung epidemiologischer Erkenntnisse
Schlussfolgerungen
- Die Studie demonstriert erfolgreich eine skalierbare Methode zur genomischen Analyse des Tollwutvirus.
- Die Ergebnisse haben erhebliche Auswirkungen auf Strategien zur Ausrottung der Tollwut und auf lokale Maßnahmen der öffentlichen Gesundheit.
Häufig gestellte Fragen
Ausschlaggebende Bedeutung für die Industrie
Die schnelle, dezentrale Sequenzierung des gesamten Genoms des Tollwutvirus mithilfe der Nanoporen-Technologie schließt entscheidende Lücken in der Pathogenüberwachung für Länder mit niedrigem und mittlerem Einkommen. Dieser Arbeitsablauf ermöglicht es lokalen Teams, nutzbare genomische Daten zu erzeugen, die Echtzeit-Erkenntnisse zur Epidemiologie liefern und die öffentliche Gesundheitsversorgung bei Maßnahmen unterstützen. Der Ansatz verbessert die Vorhersagegenauigkeit an der Schnittstelle zwischen Tier, Mensch und Umwelt und beeinflusst damit unmittelbar die Entscheidungen im Rahmen von Programmen zur Kontrolle und Vorbereitung auf Infektionskrankheiten.
Strategische Anwendungen in der Biopharma-Forschung und -Entwicklung
Frühe Entdeckung und Zielvalidierung
- Ermöglicht die hochauflösende Verfolgung von Tollwutvirus-Linien zur mechanistischen Risikominderung.
- Unterstützt die funktionelle Validierung von Übertragungswegen und Ausbruchquellen.
- Erleichtert die schnelle Hypothesenprüfung zu Mustern der Viruszirkulation und -entstehung.
Screening und Assay-Entwicklung
- Bietet validierte genomische Workflows, die an unterschiedliche Probenqualitäten angepasst werden können.
- Standardisiert Sequenzierung und Analyse für reproduzierbare, quantitative Ergebnisse.
- Erstellt robuste Datensätze für nachgeschaltete epidemiologische und phylogenetische Untersuchungen.
Translationale und präklinische Forschung
- Verknüpft die genomische Überwachung mit krankheitsrelevanten Systemen für eine translationale Kontinuität.
- Ermöglicht die Integration lokaler und globaler phylogenetischer Daten für risikoadjustierte Entscheidungen.
- Unterstützt die Entdeckung von Biomarkern und die Überwachung der viralen Evolution in endemischen Regionen.
Pipeline- und Workflow-Integration
Dieser Arbeitsablauf verbindet Probensammlung, Sequenzierung und Interpretation und positioniert sich von der frühen Entdeckung bis hin zur translationellen Forschung in Infektionskrankheits-Pipelines.
- Entdeckungsbiologie: Ermöglicht lokalen Teams, epidemiologische Hypothesen zu testen und virale Übertragungswege zu klären.
- Screening: Liefert standardisierte, skalierbare Sequenzierungsdaten für vergleichende Analysen.
- Analytik: Integriert Echtzeit-Basenabfolgebestimmung und Linienzuordnung für handlungsrelevante Ergebnisse.
- Translationale Forschung: Verbindet lokale Überwachungsdaten mit globalen phylogenetischen Bäumen und unterstützt präklinische sowie öffentliche Gesundheitsstrategien.
- Unternehmensweite Wiederverwendung: Bietet eine modulare, anpassungsfähige Plattform zur genomischen Überwachung mehrerer Krankheitserreger.
Operative und unternehmerische Auswirkungen
- Wissenschaftlicher Wert: Erhöht die Vorhersagesicherheit und verringert Mehrdeutigkeiten bei der Verfolgung viraler Linien.
- Operationaler Wert: Ermöglicht schnelle, kostengünstige und reproduzierbare genomische Arbeitsabläufe in ressourcenarmen Umgebungen.
- Strategischer Wert: Unterstützt Go/No-Go-Entscheidungen für Eingriffsstrategien und die Zuweisung von Ressourcen.
- Portfolio-Wirkung: Unterstützt die risikoadjustierte Priorisierung von Überwachungs- und Kontrollprogrammen.
Durchführungsüberlegungen
- Erfordert lokale wissenschaftliche Expertise in der Probennahme und genomischen Analyse.
- Benötigt Zugang zu Nanoporen-Sequenziergeräten und kompatiblen bioinformatischen Werkzeugen (z. B. RAMPART, MADDOG, GLUE).
- Erfordert eine standardisierte Vorgehensweise über verschiedene Teams hinweg zur Sicherstellung der Datenqualität und zur einheitlichen Interpretation.
- Anpassungsfähig an unterschiedliche Probenqualitäten und regionale Laborbedingungen.
- Abhängig von laufender Validierung und Optimierung für neue Erreger oder Einsatzszenarien.
Biopharma FAQs
Chapters in this video
0:00
Introduction
2:38
Sample Preparation, RNA Extraction, PCR Clean Up, and Quantification for Whole Genome Sequencing of Rabies Virus (RABV)
5:35
Sequencing, Live and Offline Basecalling, Analysis, and Interpretation of Rabies Virus (RABV) Genome
