Учёные создали критически важный инструмент для быстрого обнаружения известных и новых патогенов

Исследователи из Университета Макмастера разработали сложный новый алгоритм, который может помочь в раннем предупреждении о редких и неизвестных вирусах в окружающей среде, а также в идентификации потенциально смертельных бактериальных патогенов, вызывающих сепсис.

Новый инструмент помогает создавать зонды для захвата следовых количеств патогенов — как известных, так и неизвестных — в различных ситуациях. Например, для отслеживания передачи инфекций от животных к человеку, как в случае с SARS-CoV-2, или для мониторинга резервуаров в окружающей среде на предмет возможных возникающих патогенов.

До сих пор большинство лабораторий использовало массовое секвенирование образцов — трудоёмкий и дорогой процесс, требующий выделения и последующей сборки мельчайших фрагментов специфической ДНК, которые трудно обнаружить среди миллиардов других организмов в том же образце.

Выделение патогенов в клинических образцах (крови, слюны) особенно сложно, так как их доля может составлять менее одной миллионной части образца, особенно на ранних стадиях инфекции, когда концентрация ещё низка, а обнаружение наиболее критично для пациентов.

Исследователи успешно протестировали зонды на всём семействе коронавирусов, включая SARS-CoV-2. Зонды обеспечивают «ярлык», целенаправленно захватывая и идентифицируя последовательности ДНК, общие для родственных организмов (часто из-за эволюционной истории или происхождения).

«Существуют тысячи бактериальных патогенов, и возможность определить, какой из них присутствует в образце крови пациента, может быстрее привести к правильному лечению, когда время очень важно», — объясняет Закари Диксон, ведущий автор исследования.

«Зонд делает идентификацию намного быстрее, а это значит, что мы потенциально можем спасти людей, которые в противном случае могли бы умереть», — говорит он.

Исследователи также продемонстрировали эффективность зондов для захвата невероятно широкого спектра патогенов, связанных с сепсисом — опасным для жизни состоянием, которое развивается, когда организм чрезмерно реагирует на инфекцию.

«Нам сейчас нужны более быстрые, дешёвые и точные способы обнаружения патогенов в образцах человека и окружающей среды, которые демократизируют поиск, и этот конвейер делает именно это», — говорит эволюционный генетик Хендрик Пойнар, ведущий автор исследования.

Открытие также обещает более широкое применение для здоровья человека и научных открытий, включая идентификацию кишечных паразитов в древней ДНК, что может раскрыть новую информацию об эволюции катастрофических заболеваний.

Процесс разработки зондов, конвейер под названием HUBdesign (Hierarchical Unique Baits), описан в журнале Cell Reports: Methods.