Длинные чтения и мощные алгоритмы выявляют «невидимых» микробов

Исследование международной команды показало, что высокоточная технология длинного чтения геномов (HiFi) в сочетании с продвинутыми алгоритмами позволяет полностью или почти полностью секвенировать бактериальные геномы и различать очень похожие штаммы в одном образце. Работа опубликована в Nature Biotechnology.

Технологический прорыв

• Короткие чтения (100–300 пар оснований), самый распространённый метод, плохо справляются со сборкой полных геномов и дифференциацией геномно-схожих микробов.
• Технология HiFi от Pacific Biosciences генерирует фрагменты ДНК длиной более 15 000 пар оснований. Её высокая точность позволяет выявлять скрытые геномные особенности.
• «Мы можем теперь секвенировать полные геномы почти всех обильных бактерий в микробиоме», — отметил первый автор Михаил Колмогоров.

Исследование на примере овец

Учёные использовали HiFi для секвенирования микробного метагенома кишечника овец с целью создания полных референсных геномов (MAGs).

• Было идентифицировано 428 видов с полнотой генома более 90%.
• Многие из этих видов ранее были «невидимы» для технологий короткого чтения.

Значение и перспективы

• Сельское хозяйство: Получение геномов с разрешением на уровне штамма поможет отслеживать гены устойчивости к антимикробным препаратам и снижать воздействие на окружающую среду.
• Медицина: Технология может быть полезна для фаговой терапии (IPATH), борьбы с устойчивостью к антибиотикам (CHARM) и диагностики.
• Широкий спектр применений: Метод применим для изучения микробов человека, животных, растений и окружающей среды, включая диагностику рака, изучение «красных приливов» и биодеградации пластика.

«Вместо того чтобы объединять похожие организмы в одну кучу, мы теперь можем дифференцировать их и получить истинную метагеномную картину сложных бактериальных сообществ», — заключил соавтор работы Павел Певзнер.