Облачный инструмент может быстро обнаруживать и отслеживать появляющиеся патогены

CRG запускает новую базу данных для продвижения международных исследований COVID-19

Опубликован сегодня в журнале GigaScience – это новый облачный инструмент с открытым исходным кодом под названием IDseq, который позволяет быстро обнаруживать, идентифицировать и отслеживать появляющиеся патогены, такие как SARS-CoV-2.

Этот инструмент может идентифицировать патогены до того, как будет доступна полная последовательность генома; таким образом, его можно использовать как при текущих вспышках инфекционных заболеваний, так и при новых. Это существенно поможет предотвратить будущие пандемии.

Пандемия коронавируса демонстрирует важность глобального мониторинга инфекционных заболеваний. Найти причину вспышки инфекционного заболевания непросто, особенно если оно происходит от ранее неизвестного патогена.

IDseq, облачная платформа для метагеномного анализа с открытым исходным кодом, идентифицирует как новые, так и существующие патогенные микроорганизмы в заданном образце – будь то человек, животное или паразит – чтобы предоставить действенный отчет о том, что происходит в лабораториях и клиниках по всему миру.

«IDseq можно рассматривать как радар раннего предупреждения о новых или новых инфекционных агентах», – сказал Джо ДеРизи, доктор философии, сопредседатель Chan Zuckerberg Biohub, который участвовал в идентификации коронавируса SARS в 2003 году и чей Исследовательская лаборатория Калифорнийского университета в Сан-Франциско запустила инструмент IDseq

Он разработан, чтобы позволить мировому сообществу здравоохранения использовать постоянно снижающуюся стоимость секвенирования для отслеживания и идентификации инфекционных заболеваний практически в любом образце.

«В начале пандемии коронавируса исследователи в Камбодже использовали IDseq для подтверждения и секвенирования всего генома первого случая COVID-19 в стране за считанные дни, а в Калифорнии мы предоставляем критически важный SARS -Геномные данныеCoV-2 для должностных лиц общественного здравоохранения для информирования о стратегиях отслеживания контактов и вмешательства »

В исследовании, опубликованном в GigaScience ученые используют различные подходы, чтобы продемонстрировать, что инструмент IDseq действительно может надежно идентифицировать появляющиеся патогены, в том числе в качестве принципиального доказательства мазок из носа от COVID- 19 пациентов в Камбодже.

Партнерство между Chan Zuckerberg Biohub, Chan Zuckerberg Initiative (CZI) и Фондом Билла и Мелинды Гейтс позволило этим исследователям установить последовательность и подтвердить первый случай COVID-19 в стране за считанные дни, а не за несколько дней. Обычно это может занять несколько недель.

Результаты демонстрируют, что IDseq может обнаруживать присутствие появляющегося патогена до существования полного эталонного генома. IDseq также теперь содержит новый рабочий процесс для построения консенсусных геномов SARS-CoV-2.

Метагеномное секвенирование (mNGS) – невероятно полезный инструмент для обнаружения патогенов из-за его высокой чувствительности и отсутствия гипотез. Мы видели, как лаборатории, использующие IDseq для существующих исследований mNGS, быстро переключили свое внимание на более целенаправленное секвенирование SARS-CoV-2, что помогло исследователям лучше понять закономерности передачи коронавируса ».

Катрина Калантар, компьютерный биолог, Chan Zuckerberg Initiativ e

В Камбодже исследователи загрузили последовательность генома в хранилище данных о патогенах с открытым исходным кодом GISAID (Глобальная инициатива по совместному использованию всех данных о гриппе) и в Nextstrain, чтобы ученые в любом месте могли увидеть полную последовательность генома коронавируса SARS-CoV-2 и изучить это в более широком контексте последовательностей коронавируса SARS-CoV-2, загруженных по всему миру.

Исследователи из Камбоджийского национального центра паразитологии, энтомологии и борьбы с малярией (CNM) и Национального института аллергии и инфекционных заболеваний (NIAID) в партнерстве с Institut Pasteur Cambodia завершили это исследование.

Эти исследователи – одна из нескольких групп по всему миру, проходящих обучение по молекулярной биологии и биоинформатике от группы инфекционистов в Biohub; бесплатный доступ, обучение и вычисления на платформе IDseq от CZI; а также необходимое оборудование и материалы, чтобы начать работу в своих странах в рамках грантов на исследования Grand Challenges.

В отличие от тестов, специфичных для известного агента, таких как ПЦР SARS-CoV-2, mNGS – это универсальный метод, который может обнаруживать новые болезнетворные патогены, что может быть особенно полезно в тех случаях, когда исследователи могут не знать что вызывает инфекцию или какие патогены циркулируют в определенной области.

Эксперимент mNGS начинается с массового усиления следов ДНК патогенов в образце пациента, в результате чего получаются миллионы маленьких битов последовательностей ДНК или считываний. Затем этот огромный набор данных необходимо проанализировать и интерпретировать с помощью биоинформатических методов.

Цель состоит в том, чтобы отнести отдельные фрагменты ДНК из клинического образца к конкретным патогенам, используя знания из баз данных последовательностей.

Для анализа огромного количества данных типичного эксперимента с mNGS часто требуется набор специализированных биоинформатических инструментов, включая узкоспециализированные знания и дорогостоящее коммерчески лицензированное программное обеспечение, что делает mNGS труднодоступным методом.

Новое удобное программное обеспечение IDseq имеет открытый исходный код и свободно доступно для мирового сообщества здравоохранения, что снижает барьер для входа в метагеномику. Исследователи могут повторно использовать и развивать код, который работает через облачную службу и веб-приложение, предназначенное для совместной работы и обмена данными.

Конвейер начинается с сырых данных секвенирования в качестве входных, а затем проходит этапы фильтрации, контроля качества, согласования, отчетности и визуализации

Source link