По словам группы исследователей, технология секвенирования всего генома может дать эпидемиологам и работникам здравоохранения мощное оружие для отслеживания и, возможно, борьбы со вспышками серьезных заболеваний.

В ходе исследования ученые обнаружили, что как международные, так и отечественные источники S higella sonnei, который является четвертой по частоте причиной бактериальных болезней пищевого происхождения в США, были из родственной группы бактерий, называется Lineage II. Первоначально эксперты предполагали, что международные и отечественные штаммы шигеллы, вероятно, были получены из разных источников, согласно исследователям, которые опубликовали свои результаты в недавнем выпуске Microbial Genomics .

«Один из вопросов, который мы задавали, был, генетически, отличаются ли домашние шигеллы от тех, которые приезжают на международный уровень, и, в конце концов, ответ был: нет, они не отличаются – там, похоже, нет любая стратификация, основанная на генетическом родстве, "сказал Эдвард Дадли, профессор науки о продуктах питания в Penn State и сотрудник Института CyberScience, который предоставляет исследователям Penn State доступ к суперкомпьютерным ресурсам.

Поскольку различным штаммам шигеллы может потребоваться определенное лечение, своевременное выявление правильного типа шигеллы может дать чиновникам здравоохранения критическое преимущество как для информирования общественности о вспышке, так и для информирования медицинского персонала о лучших вариантах лечения, согласно Дадли, который также является директором справочного центра E. coli и связан с Институтом естественных наук штата Пенсильвания. Сравнение образцов шигеллы во время вспышки может также дать медицинским работникам возможность определить возможные источники заболевания, а также помочь им отслеживать его прогресс и предупреждать должностных лиц в местах, которые могут находиться на пути вспышки.

В этом исследовании, с этим конкретным видом шигеллы, было известно пять различных линий, и мы идентифицировали сигнатуры в геномах этих организмов, которые позволяют нам очень быстро сказать, на какой из этих пяти он выделяется. Это помогает департаменту здравоохранения не только показать, как они могут использовать технологию целого генома для исследований, но, возможно, даже, как они могут даже использовать ее для разработки нового диагностического инструмента ».

Эдвард Дадли, профессор пищевых наук в штате Пенсильвания и сотрудник Института кибернауки

Шигелла, вызывающая сильную диарею и дискомфорт в желудке, обычно проходит через стул. Поскольку зараженные пловцы в общественных бассейнах и зонах плавания часто являются распространенным источником вспышек болезни шигеллы, чем быстрее чиновники, управляющие этими учреждениями, будут предупреждены о возможной вспышке, тем быстрее они смогут предпринять профилактические меры и выпустить предупреждения.

Секвенирование всего генома может определять полный геном организма, включая хромосомную ДНК организма и митохондриальную ДНК. По словам Дадли, секвенирование всего генома происходит быстрее и точнее, чем гель-электрофорез в импульсном поле, или PFGE, предыдущий стандартный тест, который предлагал только базовый генетический отпечаток бактерий.

«Данные о секвенировании ДНК гораздо понятнее – PFGE больше основан на паттернах – и гораздо более конкретен», – сказал Дадли. «Если вы упорядочите геном бактерий, у вас будет 5,5 миллиона точек данных. Если между пищей и пациентом будет идеальное совпадение, то неоспоримо, что между ними есть отношения».

Анализ всего генома дает результаты чуть более одного дня, что намного быстрее, чем PFGE. По мере развития компьютерных технологий Дадли ожидает, что скорость секвенирования увеличится, возможно, достигнув результатов в считанные часы.

В более раннем исследовании лаборатория Дадли в штате Пенн также использовала анализ всего генома для изучения сальмонеллы, основной причины болезней пищевого происхождения в США, которые вызывают около 450 смертей ежегодно и часто связаны с загрязненным розничным мясом. В статье, опубликованной в журнале «Микробиология», исследователи утверждают, что сальмонелла, собранная у людей, генетически отличается от видов, собранных с мяса, таких как молотая индейка, свиные отбивные и куриные грудки.

«Используя метод PFGE, Министерство здравоохранения Пенсильвании пришло к выводу, что человеческие изоляты и мясные изоляты были идентичны», – сказал Дадли. «Тем не менее, мы могли бы показать им, используя целое секвенирование генома, что – не так быстро – вы можете отличить их с помощью этого нового метода. Таким образом, из этого мы могли бы поддержать аргумент, что эти люди не болели от мяса, которое были загрязнены этими конкретными штаммами. "

Исследователи использовали оборудование для секвенирования в штате Пенсильвания. Для Shigella исследователи секвенировали в общей сложности 22 изолированных образца бактерий, также известных как изоляты; 11 из отечественных и 11 международных. Оба набора образцов были устойчивы по крайней мере к трем классам антибиотиков.

В исследовании Salmonella команда секвенировала в общей сложности 50 изолятов бактерий.

Данные, собранные штатом Пенн, а также другими лабораториями, в исследованиях хранятся в распределенной сети FDA GenomeTrakr, которая позволяет исследователям и должностным лицам общественного здравоохранения проводить сравнение и анализ в реальном времени для ускорения вспышки болезней пищевого происхождения. расследование и сокращение болезней пищевого происхождения и смертности.