Полногеномное секвенирование для быстрой характеристики вируса бешенства с использованием технологии нанопор
18 августа 2023 г.
В этой статье мы представляем быстрый и экономичный рабочий процесс для характеристики геномов вируса бешенства (RABV) с использованием технологии нанопор. Рабочий процесс предназначен для поддержки геномного эпиднадзора на местном уровне, предоставляя информацию о циркулирующих линиях RABV и их размещении в региональных филогенезах для принятия мер по борьбе с бешенством.
В нашем исследовании используется передовая геномика для усиления эпиднадзора за патогенами в странах с низким и средним уровнем дохода. И это помогает нам дать местным исследователям возможность ответить на пять больших вопросов: кто, что, где, почему и когда. И это может послужить основой для практических решений на местах.
Мы используем технологию нанопор для децентрализации секвенирования. Простота использования, портативность и более низкая стоимость по сравнению с другими платформами делают его идеальным для установок с ограниченными ресурсами. А возможность быстрого секвенирования в источнике образца означает, что мы можем проводить наблюдение на границе между средой обитания животных и человека.
Мы сталкиваемся с трудностями при получении целых геномов из образцов различного качества. Часто материалы, поступающие из отдаленных районов, перевозились в плохих условиях хранения. Кроме того, у нас ограниченный опыт работы с биоинформационными инструментами, которые были бы полезны при интерпретации данных.
Таким образом, эти инструменты будут похожи на MADDOG и drug-V GLUE. Это может быть использовано для универсальной интерпретации данных, чтобы помочь начать контроль. Мы пытаемся продемонстрировать, как они оптимизируют протокол для быстрых последовательностей или для целых геномных последовательностей бешенства, и посмотреть, как его можно адаптировать и использовать в странах с низким уровнем дохода для секвенирования бешенства, чтобы ответить на различные вопросы о том, как оно на самом деле циркулирует, что циркулирует и когда оно циркулирует?
И эта информация необходима для стратегий элиминации бешенства. Вирусный геномный надзор стал более доступным. Тем не менее, рекомендации по анализу и интерпретации данных для местных мер по борьбе с болезнью являются более ограниченными.
Наш протокол обеспечивает сквозной конвейер, предоставляя местным ученым возможности эпиднадзора на переднем крае борьбы с пандемией. Большая доступность вирусных геномов и методов интерпретации этих данных позволяет исследователям преобразовывать эпидемиологическую информацию в полезную информацию для правительственных министерств или программ по борьбе с болезнями и направлять процесс принятия решений.
Обзор
В данном исследовании представлен экономически эффективный рабочий процесс для характеристики геномов вируса бешенства (RABV) с использованием нанопоровых технологий, направленный на усиление вирусного надзора на локальном уровне. Этот подход позволяет идентифицировать циркулирующие линии RABV и интегрировать геномные данные в региональные филогении для поддержки эффективных мер по борьбе с бешенством.
Основные компоненты исследования
Область исследований
- Геномика патогенов
- Вирусный эпиднадзор
- Стратегии борьбы с бешенством
Теоретические сведения
- Необходимость в улучшении эпидемиологического надзора в странах с низким и средним уровнем дохода
- Трудности в получении высококачественных последовательностей генома
- Важность наличия местных специалистов для интерпретации данных
Используемые методы
- Технология нанопорового секвенирования
- Геномная характеристика вируса бешенства
- Протоколы подготовки образцов и секвенирования
Основные результаты
- Эффективное полногеномное секвенирование образцов различного качества
- Расширение возможностей местных ученых для целей эпиднадзора
- Наличие инструментов анализа данных для получения эпидемиологических сведений
Выводы
- В исследовании успешно продемонстрирован масштабируемый метод геномного анализа вируса бешенства.
- Полученные результаты имеют важное значение для стратегий по ликвидации бешенства и местных инициатив в области общественного здравоохранения.
Часто задаваемые вопросы
Значимость для промышленности
Быстрое децентрализованное полногеномное секвенирование вируса бешенства с использованием нанопоровых технологий позволяет восполнить критические пробелы в эпидемиологическом надзоре за патогенами в странах с низким и средним уровнем дохода. Данный рабочий процесс позволяет местным специалистам получать практически значимые геномные данные, что обеспечивает эпидемиологический анализ в режиме реального времени и служит руководством для принятия мер в области общественного здравоохранения. Такой подход повышает точность прогнозирования на стыке взаимодействия животных, человека и окружающей среды, напрямую влияя на решения по формированию стратегий контроля и обеспечения готовности к инфекционным заболеваниям.
Стратегическое применение в исследованиях и разработках биофармацевтики
Ранние этапы поиска и валидация мишени
- Обеспечивает высокоразрешающее отслеживание линий вируса бешенства для механистического снижения рисков.
- Поддерживает функциональную валидацию путей передачи и источников вспышек.
- Способствует быстрому тестированию гипотез о путях циркуляции и закономерностях появления вируса.
Скрининг и разработка анализа
- Предоставляет валидированные геномные рабочие процессы, адаптируемые к различному качеству образцов.
- Стандартизирует секвенирование и анализ для получения воспроизводимых количественных результатов.
- Формирует надежные наборы данных для последующего эпидемиологического и филогенетического скрининга.
Трансляционные и доклинические исследования
- Обеспечивает согласованность геномного надзора с системами мониторинга заболеваний для обеспечения трансляционной преемственности.
- Позволяет интегрировать локальные и глобальные филогенетические данные для принятия решений с учетом рисков.
- Поддерживает поиск биомаркеров и мониторинг эволюции вирусов в эндемичных регионах.
Интеграция конвейеров и рабочих процессов
Данный рабочий процесс объединяет сбор образцов, секвенирование и интерпретацию, охватывая все этапы — от начального поиска до трансляционных исследований в рамках анализа инфекционных заболеваний.
- Открытия в биологии: Предоставляет возможность местным группам проверять эпидемиологические гипотезы и уточнять пути передачи вируса.
- Скрининг: Обеспечивает стандартизированные, масштабируемые результаты секвенирования для сравнительного анализа.
- Аналитика: Интегрирует определение последовательностей оснований (base calling) и определение линий в реальном времени для получения практически значимых данных.
- Трансляционные исследования: Сопоставляет локальные данные эпиднадзора с глобальными филогениями, поддерживая доклинические стратегии и стратегии общественного здравоохранения.
- Корпоративное повторное использование: Предлагает модульную, адаптируемую платформу для геномного надзора за различными патогенами.
Операционное и корпоративное воздействие
- Научная ценность: повышает достоверность прогнозов и снижает неопределенность при отслеживании вирусных линий.
- Операционная ценность: обеспечивает возможность быстрого, экономически эффективного и воспроизводимого выполнения геномных рабочих процессов в условиях ограниченных ресурсов.
- Стратегическая ценность: служит основой для принятия решений о целесообразности применения стратегий вмешательства и распределения ресурсов.
- Влияние на портфель: поддерживает приоритезацию программ эпиднадзора и контроля с учетом рисков.
Особенности реализации
- Требуется наличие местных научных специалистов в области работы с образцами и геномного анализа.
- Необходим доступ к устройствам нанопорового секвенирования и совместимым инструментам биоинформатики (например, RAMPART, MADDOG, GLUE).
- Требуется межкомандная стандартизация для обеспечения качества и интерпретации данных.
- Метод adaptable к различному качеству образцов и региональным лабораторным условиям.
- Результаты зависят от непрерывной валидации и оптимизации для новых патогенов или условий.
Часто задаваемые вопросы по биофармацевтике
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
