Выявление некультивируемых легионелл с помощью секвенирования
Болезнь легионеров (БЛ) — это редкая и тяжелая форма пневмонии, респираторная инфекция, вызываемая бактериями рода Legionella. Один из самых точных способов диагностики БЛ — культивирование образцов из нижних дыхательных путей пациента, но получить такие образцы сложно. Кроме того, для выращивания культур требуются специализированные питательные среды, время и условия инкубации, которыми располагают не все лаборатории. В результате БЛ, вероятно, диагностируется недостаточно.
В Journal of Clinical Microbiology исследователи из Департамента здравоохранения штата Нью-Йорк (Олбани) описывают экономичный подход, использующий полногеномное секвенирование для идентификации L. pneumophila без необходимости культивирования. По словам ученых, метод позволит лучше анализировать доступные образцы и улучшить эпиднадзор за вспышками БЛ, особенно там, где культивирование затруднено.
«Это сложно, когда происходит вспышка, у нас есть образцы, но мы не можем получить культивируемый изолят», — сказала Кимберли Массер, доктор философии, руководитель отдела бактериальных заболеваний Департамента здравоохранения штата Нью-Йорк. Новый метод не требует выращивания этого изолята. «Мы полагаемся только на организм, который находится в образце».
Подход основан на технике RNA baiting (приманка РНК). Он начинается с известных организмов, культуры которых у исследователей уже есть. «Мы измельчаем их на мелкие кусочки», — сказала Массер, а затем генерируют РНК, ассоциированную с этими видами. Эти нити РНК — «приманки» — используют для извлечения ДНК из неизвестного образца, которую затем можно секвенировать и подтвердить.
Их подход, называемый гибридизационным захватом (hybridization capture), уже доказал свою полезность. Одна из самых смертоносных вспышек БЛ в истории США произошла в 2015 году в малообеспеченном сообществе в Южном Бронксе (Нью-Йорк). Вспышка унесла жизни 16 человек, более 100 были госпитализированы. Расследование, в котором участвовала и Массер, указало на аэрозоли из конкретной градирни в этом районе как на источник.
Однако не все случаи удалось четко связать с виновным штаммом с помощью полногеномного секвенирования. В новой работе Массер и ее коллеги применили гибридизационный захват к образцам аутопсии (которые не удавалось культивировать) жертв вспышки 2015 года и смогли в некоторых случаях идентифицировать источник вспышки.
«Образцы [аутопсии] часто труднее всего культивировать, поэтому наличие метода, который мы можем использовать для секвенирования этих образцов, очень полезно», — сказал Фил Вибер, научный сотрудник Департамента здравоохранения Нью-Йорка и один из трех первых авторов статьи.
«Мы хотели иметь возможность использовать новый метод без необходимости иметь культивируемый изолят», — сказала Массер. «Мы извлекаем именно ту информацию, которую хотим. Это действительно дает нам части головоломки, которых у нас не было раньше».
В предыдущей работе команда Массер использовала гибридизационный захват для идентификации продуцирующей шига-токсин Escherichia coli с использованием образцов стула и без необходимости культивирования. Гибридизационный захват, по ее словам, предлагает способ улучшить эпиднадзор за инфекционными заболеваниями.
«Мы живем в очень захватывающее время с этими новыми методами секвенирования следующего поколения, — сказала Массер, — и я думаю, что чем больше работы мы сможем проделать, чтобы лучше понять и использовать множество методов, тем ближе мы подойдем к возможности ответить на многие вопросы в ходе расследований в области общественного здравоохранения».