Новый инструмент для наблюдения за болезнями помогает обнаружить любой вирус человека

Во время вспышки вируса Зика в 2015-16 годах ученые столкнулись с проблемой: в крови пациента очень мало вирусных частиц, что затрудняло их обнаружение и генетический анализ.

Ученые из Broad Institute разработали новый вычислительный метод под названием CATCH (Compact Aggregation of Targets for Comprehensive Hybridization). Он позволяет создавать молекулярные «приманки» (пробы) для любого из 356 вирусов, известных как поражающие человека, включая все их известные штаммы, даже те, что присутствуют в образцах в низкой концентрации.

Как работает CATCH

  • Метод использует подход обогащения образцов: короткие цепочки РНК или ДНК (пробы) «вылавливают» генетический материал целевого вируса из клинического образца, позволяя отмыть остальную ДНК.
  • Пользователь может загрузить в программу геномы из базы данных GenBank и указать, какие вирусы или их комбинации нужно обнаружить.
  • CATCH вычисляет оптимальный набор проб для эффективного захвата целевых последовательностей.

Результаты валидации

  • После обогащения с помощью CATCH вирусный материал составлял в 18 раз больше данных секвенирования, чем до него.
  • Метод позволил собрать геномы, которые невозможно было получить из необогащенных образцов.
  • Он «спас» сложные для секвенирования образцы вируса Ласса из вспышки в Нигерии (2018 г.).
  • Применение к вирусу Зика помогло обнаружить, что он попал в некоторые регионы на несколько месяцев раньше, чем его смогли выявить традиционными методами.

Преимущества и перспективы

  • Адаптивность: пробы можно быстро перепроектировать по мере появления новых мутаций и данных в GenBank.
  • Открытость: все разработанные пробы и сама программа доступны публично на GitHub.
  • Потенциал: инструмент повышает эффективность и снижает стоимость эпидемиологического надзора, помогает в исследовании лихорадок неясного происхождения и может улучшить крупномасштабные исследования микробных сообществ.

Метод был разработан под руководством Пардис Сабети и Кристиана Матранги, а его валидация описана в статье в Nature Biotechnology.

2019-02-04