Поиск новых вирусов с помощью секвенирования ДНК и больших данных

Традиционный поиск новых вирусов был сосредоточен на людях и животных с симптомами болезни. Однако у этого подхода есть два недостатка: сложность идентификации конкретного инфекционного агента и пропуск потенциально опасных вирусов, которые не вызывают симптомов у своих естественных хозяев (как ВИЧ у обезьян или Эбола у летучих мышей).

Решение — использование технологий секвенирования ДНК нового поколения и метагеномики. Ученые могут секвенировать весь генетический материал в образце (почве, ткани), не зная заранее, как выглядит вирус или вызывает ли он болезнь. Это позволяет обнаруживать даже минимальные количества вирусной ДНК.

В общедоступных геномных базах данных накоплены петабайты последовательностей ДНК от сотен видов. Часто вирусную ДНК в таких данных считают загрязнением и отфильтровывают. Но авторы исследования увидели в этом возможность.

Исследование: вирусы в геномах рыб

Ученые применили data mining к 50 геномам рыб, чтобы найти новые аллогерпесвирусы (вирусы, поражающие рыб). Результаты:

• Вирусная ДНК обнаружена у 15 видов рыб, включая атлантического лосося и радужную форель.
• Вместо ожидаемых новых аллогерпесвирусов была найдена линия необычных вирусов, возможно, представляющих новое семейство, родственное аллогерпесвирусам.
• Присутствие фрагментов этих вирусов подтверждено в коммерческих образцах из супермаркета и суши-бара.

Открытие важно для аквакультуры, так как инфекционные заболевания угрожают экономике, продовольственной безопасности и диким популяциям рыб. Пока неизвестно, могут ли обнаруженные последовательности формировать инфекционные вирусные частицы или вызывать болезнь, но знание их геномов поможет в будущей диагностике.

Метод: палеовирусология и большие данные

Ключом подхода стало сочетание эволюционной биологии с анализом больших массивов данных ДНК — методика из области палеовирусологии (изучения древних вирусов, интегрированных в ДНК хозяев).

Идея была опробована еще в 2014 году при изучении филиппинского долгопята, где нашли как древние, так и современные вирусы. В текущем исследовании метод был усовершенствован.

Значение и перспективы

Подход позволяет проактивно искать вирусы в видах, известных как резервуары инфекций (летучие мыши, грызуны, комары), до начала вспышек. Риск передачи обнаруженных рыбных вирусов человеку крайне низок, но есть риск межвидовой передачи между рыбами.

Исследование демонстрирует ценность уже существующих геномных баз данных как ресурса для открытия новых вирусов, даже если данные изначально собирались для других целей.