ナノポア技術を用いた狂犬病ウイルスの迅速な特性評価のための全ゲノムシーケンシング
2023年8月18日
ここでは、ナノポア技術を用いて狂犬病ウイルス(RABV)ゲノムを特徴付けるための迅速で費用対効果の高いワークフローを紹介します。このワークフローは、地域レベルでのゲノミクス情報に基づくサーベイランスを支援することを目的としており、狂犬病対策の指針となるために、循環するRABV系統と地域系統学内でのRABV系統の位置に関する情報を提供します。
私たちの研究は、低・中所得国における病原体サーベイランスを強化するために、高度なゲノミクスを用いています。これにより、現地の研究者は、誰が、何を、どこで、なぜ、いつという5つの大きな疑問に答えることができるようになります。そして、これは現場での実用的な解決策を知らせることができます。
ナノポア技術を用いてシーケンシングを分散化しています。使いやすさ、移植性、他のプラットフォームに比べてコストが安いため、低リソースの設定に最適です。また、サンプルソースで迅速にシーケンシングできるため、動物と人間の環境界面でのサーベイランスを行うことができます。
私たちは、さまざまな品質のサンプルから全ゲノムを取得するという課題に直面しています。多くの場合、遠隔地からの提出物は、保管条件の悪い状態で輸送されます。また、データの解釈に役立つバイオインフォマティクスツールの専門知識も限られています。
したがって、これらのツールはMADDOGやdrug-V GLUEのようなものです。これは、制御を開始するのに役立つ普遍的な方法でデータを解釈するために使用できます。私たちは、狂犬病の迅速配列または全ゲノム配列に対してプロトコルを最適化する方法を実証し、狂犬病が実際にどのように循環しているか、何が循環しているか、いつ循環しているかというさまざまな質問に答えるために、狂犬病の配列決定に低所得国でどのように適応して使用できるかを確認しようとしています。
そして、この情報は狂犬病撲滅戦略に必要です。ウイルスゲノムサーベイランスは、今やより身近なものとなっています。ただし、ローカル制御の取り組みに関するデータ分析と解釈のガイダンスは、より限られています。
私たちのプロトコルは、エンドツーエンドのパイプラインを提供し、地元の科学者に最前線の監視機能を提供します。ウイルスゲノムとこれらのデータを解釈する方法の可用性が高まると、研究者は疫学的な洞察を政府省庁や疾病管理プログラムのための実用的な情報に変換し、意思決定プロセスを導くことができます。
概要
本研究では、地域レベルのウイルス監視体制の強化を目的とした、ナノポア技術を用いた狂犬病ウイルス（RABV）ゲノム解析のための費用対効果の高いワークフローを提示します。このアプローチにより、循環しているRABVの系統の特定が可能となり、ゲノムデータを地域の系統樹に組み込むことで、効果的な狂犬病対策を支援します。
研究の主要構成要素
研究分野
- 病原体ゲノミクス
- ウイルス監視
- 狂犬病制御戦略
背景
- 低・中所得国における監視体制向上の必要性
- 高品質なゲノム配列の取得における課題
- データ解釈における現地の専門知識の重要性
使用した手法
- ナノポアシーケンシング技術
- 狂犬病ウイルスのゲノム特性解析
- サンプル処理およびシーケンシングのプロトコル
主な結果
- 多様なサンプル品質からの効果的な全ゲノム解析
- 監視目的における現地研究者の能力向上
- 疫学的知見を支援するためのデータ解析ツールの提供
結論
- 本研究により、狂犬病ウイルスのゲノム解析におけるスケーラブルな手法が実証されました。
- 得られた知見は、狂犬病の根絶戦略および地域の公衆衛生上の取り組みに重要な意味を持ちます。
よくある質問
産業界における重要性
ナノポア技術を用いた狂犬病ウイルスの迅速かつ分散型の全ゲノム解析は、低・中所得国における病原体サーベイランスの重要な課題を解決します。このワークフローにより、現地のチームが実用的なゲノムデータを生成することが可能となり、リアルタイムの疫学的知見を得て、公衆衛生上の介入を導くことができます。この手法は、動物・人間・環境のインターフェースにおける予測の信頼性を向上させ、感染症対策および準備態勢に関するポートフォリオ決定に直接的な影響を与えます。
バイオ医薬品R&Dにおける戦略的応用
初期探索およびターゲットバリデーション
- メカニズム的なリスク低減に向けた、狂犬病ウイルスの系統の高解像度追跡を可能にする。
- 伝播経路およびアウトブレイク発生源の機能的な検証を支援する。
- ウイルスの循環および出現パターンの迅速な仮説検証を促進する。
スクリーニングおよびアッセイの開発
- さまざまな試料品質に適応可能な、検証済みゲノムワークフローを提供します。
- シーケンシングと解析を標準化し、再現性のある定量的な出力を実現します。
- 後続の疫学的および系統学的スクリーニングのための、堅牢なデータセットを構築します。
トランスレーショナル・前臨床研究
- ゲノムサーベイランスを疾患関連システムと整合させ、トランスレーショナルな継続性を確保します。
- 局所的および全地球的な系統発生データを統合し、リスク調整に基づいた意思決定を可能にします。
- バイオマーカーの探索および、流行地域におけるウイルスの進化のモニタリングを支援します。
パイプラインおよびワークフローの統合
このワークフローは、サンプルの収集、シーケンシング、および解析を統合したものであり、感染症研究パイプラインにおける初期の発見からトランスレーショナルリサーチまでをカバーしています。
- 探索的生物学：地域のチームが疫学的仮説を検証し、ウイルスの伝播経路を明らかにすることを可能にします。
- スクリーニング：比較分析のための標準化され、拡張可能なシーケンシング出力を提供します。
- 分析：リアルタイムのベースコーリングと系統割り当てを統合し、実用的な読み取り結果を提供します。
- トランスレーショナルリサーチ：地域の監視データをグローバルな系統樹に結びつけ、前臨床および公衆衛生戦略を支援します。
- エンタープライズでの再利用：複数の病原体のゲノム監視に向けた、モジュール式で適応可能なプラットフォームを提供します。
運用および組織への影響
- 科学的価値： ウイルスの系統追跡における予測の信頼性を高め、曖昧さを低減します。
- 運用上の価値： リソースが限られた環境において、迅速で費用対効果が高く、再現性のあるゲノムワークフローを可能にします。
- 戦略的価値： 介入戦略やリソース配分に関するGO/NO-GO決定に情報を提供します。
- ポートフォリオへの影響： リスク調整に基づいた監視および制御プログラムの優先順位付けを支援します。
実施上の検討事項
- サンプルの取り扱いおよびゲノム解析に関する、現地の科学的専門知識が必要である。
- ナノポアシーケンシング装置および互換性のある情報解析ツール（例：RAMPART、MADDOG、GLUE）へのアクセスが必要である。
- データの品質と解釈について、チーム間での標準化が求められる。
- 多様なサンプル品質や地域の研究室の状況に適応可能である。
- 新しい病原体や設定に対する継続的なバリデーションおよび最適化に依存する。
