#55 Преимущества нанопорового секвенирования для идентификации бактерий-патогенов

Стандартные методы идентификации патогенных агентов включают этап культивирования, за счёт чего общее время исследования может занимать от двух-трёх дней до нескольких недель. Кроме того, далеко не все виды патогенных бактерий возможно культивировать в лабораторных условиях.

Секвенирование ДНК заметно увеличивает скорость проведения таких исследований. Однако только с открытием нанопорового секвенирования удалось сократить время получения результата до 2-4 часов (рис.1). В будущем эта технология позволит вносить корректировки в схему терапии антибиотиками и значительно ускорит переход от препаратов общего спектра к специфичным, а также быстрее перейти на препараты второй и последующих линий.

Рисунок 1

Бактериальный состав образца плеврального выпота у пациента с эмпиемой, выявленный в результате нанопорового секвенирования на MinION в различные промежутки времени. (рисунок предоставлен проф. Иманиши, Tokai University School of Medicine, Канагава, Япония)

Нанопоровое секвенирование позволяет быстро и эффективно изучать резистентность к антибиотикам.

Своевременное изучение такой проблемы, как антибиотикорезистнетность, позволит в будущем предотвратить усиление этого эффекта и его распространение на различные штаммы. Нанопоровое секвенирование позволяет изучать резистентность к антибиотикам уже на стадии образца метагенома, без этапа выделения и культивирования бактериальных клеток. Кроме этого, секвенирование на нанопорах даёт более полную информацию о AMR-профиле по сравнению с технологиями NGS, генерирующими короткие прочтения.

Нанопоровое секвенирование успешно применялось для анализа антибиотикорезистентности как в качестве отдельно взятого тула, так и в комплексе с другими методиками. В обоих случаях успешно удавалось изучить сложные регионы с повторами. Длинные прочтения идеально подходят для изучения новых и уже известных бактериальных генов, перестройки в которых обеспечивают устойчивость к антибиотикам.

Рисунок 2

Нанопоровое секвенирование помогло исследовать гены резистентности к антибиотикам. Длинные прочтения, содержащие гены резистентности aadA и dfrA оказались на 99% идентичны интегрону Salmonella enterica и плазмиде E.Coli pH1038-142. С помощью нанопоровых ридов удалось установить, что регион attC (фланкирует опероны, ассоциированные с резистентностью) фланкирует ген aadA и расположен рядом с ybeA (обнаружен в интегронах класса 2). (рисунок предоставлен проф. Соммером, Novo Nordisk Foundation Center for Biosustainability, Датский технический университет, Люнгбю, Дания).