COVID стимулирует бум секвенирования генома при инфекционных заболеванияхCOVID стимулирует бум секвенирования генома при инфекционных заболеваниях
Лаборатории в Азии и Африке используют технологии секвенирования и навыки, приобретенные во время пандемии, для быстрого отслеживания эндемичных заболеваний - от денге до Эболы.
Когда в прошлом году в Камбодже трехлетний мальчик заболел птичьим гриппом, исследователи из Института Пастера в Пномпене использовали технологию геномного секвенирования, приобретенную во время пандемии COVID-19, чтобы за один день провести секвенирование образцов мальчика. Они подтвердили, что у него был вирус H9N2, который часто встречается у птиц. Позже они секвенировали образцы вируса от курицы, жившей в доме мальчика, что позволило предположить, что именно так он был инфицирован и что вирус вряд ли распространился на других людей. До пандемии образцы для секвенирования отправлялись за границу, и на получение такой информации обычно уходили недели или месяцы.
Эта лаборатория - одна из многих в Азии и Африке, которая увеличила свои возможности по секвенированию во время пандемии и теперь ищет возможности для изучения других заболеваний, помимо COVID-19. "С начала 2022 года мы думаем о том, как использовать этот потенциал для других патогенов", таких как холера, малярия, полиомиелит и Эбола, - рассказывает Софониас Тессема, руководитель программы геномики патогенов в Африканских центрах по контролю и профилактике заболеваний в Аддис-Абебе.
До пандемии геномное секвенирование во многих регионах использовалось в основном для научных исследований, но теперь оно используется в здравоохранении, утверждает Рукланти де Алвис, вирусолог-иммунолог из Национального университета Сингапура. Данные секвенирования в сочетании с другой клинической информацией могут быть использованы для диагностики заболеваний, выявления цепочек передачи, отслеживания мутаций, отслеживания вспышек, ускорения реакции общественного здравоохранения и содействия разработке вакцин. Многие страны хотят проводить секвенирование самостоятельно, комментирует Пол Проник, врач-инфекционист, также работающий в Национальном университете Сингапура, который поддерживает Asia Pathogen Genomics Initiative (PGI) - программу, направленную на усиление геномного надзора в Азии. "Дни, когда нужно было отправлять образцы за границу для анализа, сочтены", - добавляет он.
Но некоторые исследователи опасаются, что финансирование, за счет которого проводилось секвенирование SARS-CoV-2, иссякнет, и новые приборы будут простаивать. Многие страны имеют возможность секвенировать другие патогены, но не делают этого из-за отсутствия денег, говорит Гагандип Канг, вирусолог из Христианского медицинского колледжа в Веллоре, Индия. "Я немного скептически отношусь к тому, насколько мы сможем продвинуться в этом направлении".
Рост возможностей секвенирования генома был быстрым и масштабным. Во время пандемии Институт Пастера в Камбодже получил средства на покупку геномного секвенатора нового поколения Illumina и нескольких секвенаторов третьего поколения Oxford Nanopore, включая небольшие портативные устройства, сообщает Эрик Карлссон, вирусолог из института. Он также приобрел серверы и компьютеры и усовершенствовал подключение института к Интернету, чтобы анализировать получаемые массивы биоинформационных данных.
Такие инвестиции позволили снизить стоимость секвенирования генома SARS-CoV-2 с 1000 долларов США в начале 2020 года до 20 долларов США к концу 2021 года, говорит Карлссон. Кроме того, эти возможности были использованы для быстрого секвенирования образцов, полученных в результате недавних вспышек гриппа и чикунгуньи, а также образцов вируса денге и некоторых вирусов летучих мышей и грызунов. "Это как бы расширилось до множества разных вещей", - говорит Карлссон. Сейчас его группа проводит массовое метагеномное секвенирование образцов окружающей среды, таких как воздух с рынков живых животных, свиных скотобоен и пещер с летучими мышами.
Аналогичное расширение происходит и в Африке. В 2018 году только 7 стран имели оборудование для секвенирования следующего поколения в целях общественного здравоохранения, а сейчас такое оборудование есть примерно в 38 странах, говорит Тессема, рассказывая о расширении, которое поддерживается Африканским институтом PGI. Эта работа началась еще до пандемии, но появление вызывающих беспокойство вариантов SARS-CoV-2 ускорило доступ к финансированию и внедрение странами геномных технологий, отмечает он. С 2020 года учреждения по всему континенту секвенировали более 140 000 геномов SARS-CoV-2.
Когда в начале этого года в Демократической Республике Конго (ДРК) был выявлен случай заболевания лихорадкой Эбола, образцы от этого человека были доставлены в лабораторию в Гоме за 240 километров для проведения анализа и секвенирования, что позволило избежать задержки при транспортировке их через всю страну в столицу Киншасу, находящуюся на расстоянии более 1600 километров. Лаборатория быстро определила, что последовательности вируса Эбола связаны с теми, которые циркулировали в регионе несколькими годами ранее, и не представляют собой новый случай распространения. Лаборатории в ДРК могут быстро секвенировать образцы Эболы, потому что они используют реагенты и оборудование, доступные для секвенирования SARS-CoV-2.
По мере того, как во многих регионах сокращается количество тестов на SARS-CoV-2, страны начинают переходить к секвенированию эндемичных патогенов, заявляет Анита Суреш, курирующая проекты по геномике и секвенированию в FIND, глобальном альянсе по диагностике, штаб-квартира которого находится в Женеве, Швейцария. Несколько организаций объявили о выделении грантов на секвенирование патогенов, не относящихся к вирусу SARS-CoV-2, в Африке и Азии, включая Фонд Билла и Мелинды Гейтс, который поддерживает проекты Africa PGI и Asia PGI.
У каждой страны свои приоритеты - от вируса Нипах до туберкулеза. По словам Нилики Малавиге, иммунолога, возглавляющего программу по денге в рамках инициативы "Лекарства от забытых болезней" и работающего в Коломбо, некоторые из них обусловлены вспышками заболеваний, которые во время пандемии снизились или были оставлены без внимания. "В этом году денге возвращается с новой силой".
Повышенный интерес к секвенированию позволяет получать больше данных для исследований и открывает возможности для сотрудничества в разработке новых методов лечения и вакцин, говорят исследователи. Но существует нехватка людей, которые могут интерпретировать данные секвенирования, например, биоинформатиков и эпидемиологов. Это создает проблему, говорит Оливо Миотто, работающий в Оксфордском исследовательском центре тропической медицины в Бангкоке. Многие люди прошли обучение тому, как интерпретировать данные COVID-19, но они не знают, как применить это к другим заболеваниям, говорит Карлссон. "В мире по-прежнему не хватает квалифицированных кадров".
Исследователи опасаются, что донорские и государственные инвестиции в геномный мониторинг иссякнут. Благотворительные фонды обычно не поддерживают долгосрочные наблюдения, говорит Сенджути Саха, молекулярный микробиолог из Фонда исследований детского здоровья в Дакке. Кроме того, обслуживание секвенаторов обходится в десятки тысяч долларов в год. Необходимые реагенты стоят дорого, а в регионах без налаженной системы поставок они могут обходиться еще дороже, утверждает Проник, который говорит, что решение проблем с распределением будет приоритетной задачей для Asia PGI. В некоторых местах могут потребоваться месяцы, чтобы вызвать техника для ремонта сломанного аппарата, рассказывает Дэвид Блейз, возглавляющий работу по геномному секвенированию патогенов в Фонде Билла и Мелинды Гейтс. Также необходимо разработать стандартизированные процессы для секвенирования других патогенов, кроме SARS-CoV-2, и снизить стоимость секвенирования, считают исследователи.
