$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Erişilebilir bir RABV, nanopor tabanlı, tüm genom dizileme iş akışı, Brunker ve ark.61 tarafından, ARTIC ağından46 kaynaklar kullanılarak geliştirilmiştir. Burada, eksiksiz örneklemeden diziye ve yorumlamaya adımlarla güncellenmiş bir iş akışı sunuyoruz. İş akışı, tüm genom dizilimi için beyin dokusu örneklerinin hazırlanmasını detaylandırır, okumaları işlemek ve konsensüs dizileri oluşturmak için bir biyoinformatik boru hattı sunar ve soy atamasını otomatikleştirmek ve filogenetik bağlamı belirlemek için kuduza özgü iki aracı vurgular. Güncellenen iş akışı ayrıca, farklı bağlamlarda (düşük kaynak ayarları dahil) uygulamaya yönelik hususlarla birlikte uygun hesaplama ve laboratuvar çalışma alanlarının kurulumu için kapsamlı talimatlar sağlar. İş akışının hem akademik hem de araştırma enstitüsü ortamlarında, genomik sürveyans kapasitesi olmayan veya sınırlı olan dört RABV endemik LMIC'de başarılı bir şekilde uygulandığını gösterdik. İş akışının, çeşitli ayarlarda uygulamaya dayanıklı olduğu ve farklı uzmanlıklara sahip kullanıcılar tarafından anlaşılabilir olduğu kanıtlanmıştır.
RABV dizileme için bu iş akışı, halka açık en kapsamlı protokoldür (örneklemden diziye ve yorumlamaya kadar olan adımları kapsar) ve hem başlatma hem de çalıştırma maliyetlerini azaltmak için özel olarak uyarlanmıştır. Nanopor teknolojisi ile kütüphane hazırlama ve dizileme için gereken zaman ve maliyet, Illumina61 gibi diğer platformlara göre büyük ölçüde azalır ve sürekli teknoloji gelişmeleri, Illumina62 ile karşılaştırılabilir olacak şekilde dizi kalitesini ve doğruluğunu iyileştirmektedir.
Bu protokol, çeşitli düşük kaynak bağlamlarında dayanıklı olacak şekilde tasarlanmıştır. Çekirdek protokolle birlikte sağlanan sorun giderme ve değişiklik kılavuzuna başvurarak, kullanıcıların iş akışını ihtiyaçlarına göre uyarlamaları desteklenir. Kullanıcı dostu biyoinformatik araçların iş akışına eklenmesi, orijinal protokolde büyük bir gelişme teşkil eder ve dizi verilerini yerel bağlamlarda yorumlamak için minimum biyoinformatik deneyimine sahip kullanıcılar tarafından uygulanabilecek hızlı ve standartlaştırılmış yöntemler sağlar. Bunu yerinde yapma kapasitesi, genellikle yoğun ve uzun vadeli bir beceri eğitimi yatırımı gerektiren belirli programlama ve filogenetik becerilere sahip olma ihtiyacı ile sınırlıdır. Bu beceri seti, dizi verilerini kapsamlı bir şekilde yorumlamak için önemli olsa da, temel uzmanlıkları ıslak laboratuvar tabanlı olabilen ve verilerini yorumlamalarına ve sahiplenmelerine olanak tanıyan yerel "sıralama şampiyonlarını" kapasitif hale getirmek için temel ve erişilebilir yorumlama araçları da aynı derecede arzu edilir.
Protokol birkaç ülkede birkaç yıldır uygulandığından, artık kapsamı iyileştirmek ve birikmiş çeşitlilikle başa çıkmak için multipleks astar şemalarının nasıl optimize edileceği konusunda rehberlik sağlayabiliriz. Ayrıca, kullanıcıların maliyet etkinliğini iyileştirmelerine yardımcı olmak veya belirli bir bölgede tedarik kolaylığı sağlamak için çaba sarf edilmiştir, bu da tipik olarak moleküler yaklaşımların sürdürülebilirliği için bir zorluktur63. Örneğin, Afrika'da (Tanzanya, Kenya ve Nijerya), adaptör ligasyon adımında, yerel tedarikçilerden daha kolay temin edilebilen ve diğer ligasyon reaktiflerine daha ucuz bir alternatif olan künt / TA ligaz ana karışımını seçtik.
Deneyimlere göre, numune başına ve çalışma başına maliyeti azaltmanın birkaç yolu vardır. Çalışma başına numune sayısını azaltmak (örneğin, 24'ten 12 örneğe düşürmek), akış hücrelerinin ömrünü birden fazla çalışmada uzatabilirken, çalışma başına numune sayısını artırmak, zamanı ve reaktifleri en üst düzeye çıkarır. Elimizde, her üç dizileme çalışmasından biri için akış hücrelerini yıkayıp yeniden kullanabildik, bu da ek 55 numunenin dizilenmesini sağladı. Akış hücresini kullanımdan hemen sonra yıkamak veya mümkün değilse, her çalıştırmadan sonra atık sıvıyı atık kanalından çıkarmak, ikinci bir çalışma için mevcut gözenek sayısını koruyor gibi görünüyordu. Bir akış hücresinde bulunan ilk gözenek sayısı dikkate alınarak, belirli bir akış hücresinde kaç numunenin çalıştırılacağını planlamak için bir çalışma da optimize edilebilir.
İş akışı, ayrıntılı rehberlik ve işaretli kaynakların eklenmesiyle mümkün olduğunca kapsamlı olmayı amaçlasa da, prosedür hala karmaşıktır ve yeni bir kullanıcı için göz korkutucu olabilir. Kullanıcının, ideal olarak yerel olarak veya alternatif olarak harici işbirlikçiler aracılığıyla yüz yüze eğitim ve destek alması teşvik edilir. Örneğin Filipinler'de, ONT kullanarak SARS-CoV-2 genomik sürveyansı için bölgesel laboratuvarlarda kapasite geliştirme üzerine bir proje, sağlık hizmetleri teşhis uzmanları arasında RABV dizilimine kolayca aktarılabilen temel yetkinlikler geliştirmiştir. SPRI boncuk temizleme gibi önemli adımlarda uygulamalı eğitim olmadan ustalaşmak zor olabilir ve etkisiz temizleme akış hücresine zarar verebilir ve çalışmayı tehlikeye atabilir. Numune kontaminasyonu, amplikonlar laboratuvarda işlenirken her zaman büyük bir endişe kaynağıdır ve ortadan kaldırılması zor olabilir. Özellikle, numuneler arasındaki çapraz kontaminasyonun, çalışma sonrası biyoinformatik sırasında tespit edilmesi son derece zordur. Temiz çalışma yüzeylerinin korunması, PCR öncesi ve sonrası alanların ayrılması ve negatif kontrollerin dahil edilmesi gibi iyi laboratuvar tekniği ve uygulamaları, kalite kontrolünü sağlamak için zorunludur. Nanopor dizileme gelişmelerinin hızlı temposu, rutin RABV genomik sürveyansı için hem bir avantaj hem de dezavantajdır. Nanopor'un doğruluğunda, erişilebilirliğinde ve protokol repertuarında devam eden iyileştirmeler, uygulama kapsamını genişletir ve geliştirir. Bununla birlikte, aynı gelişmeler standart işletim prosedürlerinin ve biyoinformatik boru hatlarının sürdürülmesini zorlaştırmaktadır. Bu protokolde, eski nanopor kütüphane hazırlama kitlerinden güncel nanopor kütüphane hazırlama kitlerine geçişe yardımcı olan bir doküman sunuyoruz (Table of Materials).
LMIC'lerde sıralamanın önündeki yaygın bir engel, yalnızca maliyet değil, aynı zamanda sarf malzemelerini zamanında tedarik etme yeteneği (özellikle tedarik ekipleri ve tedarikçiler için nispeten yeni olan sıralama reaktifleri) ve hesaplama kaynakları da dahil olmak üzere erişilebilirliktir. Bu iş akışının temeli olarak taşınabilir nanopor dizileme teknolojisini kullanmak, bu erişilebilirlik sorunlarının çoğuna yardımcı olur ve protokolümüzün bir dizi ayarda kullanıldığını gösterdik, ülke içinde tam protokol ve analiz gerçekleştirdik. Kuşkusuz, ekipman tedarik etmek ve sarf malzemelerini zamanında sıralamak bir zorluk olmaya devam ediyor ve çoğu durumda Birleşik Krallık'tan reaktifleri taşımak veya göndermek zorunda kaldık. Bununla birlikte, bazı bölgelerde, satın alma süreçlerini kolaylaştıran ve patojen genomiklerinin uygulanmasını normalleştirmeye başlayan SARS-CoV-2 dizilimine (örneğin Filipinler) yapılan yatırımdan yararlanarak, reaktifler için tamamen yerel tedarik yollarına güvenebildik.
İstikrarlı bir internet bağlantısına duyulan ihtiyaç, yalnızca bir kerelik kurulumlarla en aza indirilir; örneğin, GitHub depoları, yazılım indirme ve nanopor diziliminin kendisi, çalıştırmayı başlatmak için yalnızca internet erişimi gerektirir (baştan sona değil) veya şirketin anlaşmasıyla tamamen çevrimdışı olarak gerçekleştirilebilir. Mobil veri varsa, çalışma süresi boyunca bağlantıyı kesmeden önce sıralama çalıştırmasını başlatmak için bir telefon dizüstü bilgisayarın etkin noktası olarak kullanılabilir. Örnekleri rutin olarak işlerken, veri depolama gereksinimleri hızla artabilir ve ideal olarak veriler bir sunucuda depolanır. Aksi takdirde, katı hal sürücüsü (SSD) sabit sürücülerinin kaynağı nispeten ucuzdur.
LMIC'lerde genomik sürveyansın önünde hala engeller olduğunu kabul etsek de, genomik erişilebilirlik ve uzmanlık oluşturmaya yönelik artan yatırımlar (örneğin, Afrika Patojen Genomik Girişimi [Afrika PGI])64 bu durumun iyileşeceğini göstermektedir. Genomik sürveyans, pandemiye hazırlık için kritik öneme sahiptir6 ve kapasite, RABV gibi endemik patojenlerin genomik sürveyansının rutinleştirilmesi yoluyla oluşturulabilir. SARS-CoV-2 salgını sırasında vurgulanan sıralama kapasitelerindeki küresel eşitsizlikler, bu yapısal eşitsizlikleri ele almak için katalizör değişimin itici gücü olmalıdır.
Erişilebilir biyoinformatik araçları da dahil olmak üzere RABV için bu örneklemeden diziye ve yorumlama iş akışı, 2030 yılına kadar köpek aracılı kuduzdan sıfır insan ölümü hedefini hedefleyen kontrol önlemlerine rehberlik etmek ve nihayetinde RABV varyantlarının ortadan kaldırılması için kullanılma potansiyeline sahiptir. İlgili meta verilerle birleştirildiğinde, bu protokolden üretilen genomik veriler, salgın araştırmaları sırasında ve bir ülke veya bölgede dolaşan soyların tanımlanmasında hızlı RABV karakterizasyonunu kolaylaştırır60,61,65. Boru hattımızı çoğunlukla köpek aracılı kuduzdan örnekler kullanarak gösteriyoruz; Bununla birlikte, iş akışı doğrudan yaban hayatı kuduzlarına uygulanabilir. Bu aktarılabilirlik ve düşük maliyet, hastalık yönetimini ve kontrolünü iyileştirmek için sadece kuduz için değil, aynı zamanda diğer patojenler için de rutin dizilemeyi kolayca erişilebilir hale getirmedeki zorlukları en aza indirir46,66,67.