Мобильный секвенатор ДНК показал потенциал для эпиднадзора за заболеваниями

Карманное устройство, способное быстро определять последовательность ДНК организма, продемонстрировало свой потенциал в диагностике заболеваний. Это показало исследование, опубликованное в открытом журнале GigaScience.

В первом в своем роде анализе ученые смогли использовать устройство для точной идентификации ряда близкородственных бактерий и вирусов в течение шести часов. Это демонстрирует потенциал технологии для использования в качестве мобильной диагностической клиники во время вспышек.

MinION 'Nanopore sequencer' — это недорогое секвенирующее устройство размером с ладонь от Oxford Nanopore Technologies. Оно питается и управляется через USB-подключение к ноутбуку, что потенциально позволяет использовать его для клинических анализов на месте в удаленных районах, исключая необходимость отправки образцов в лаборатории.

Ведущий автор Эндрю Килиански (Andrew Kilianski) из Центра химико-биологической защиты Эджвуда (США), чья команда тестировала устройство совместно с Signature Science, LLC, заявил: "Наши выводы важны, потому что мы впервые сообщили сообществу, что эта технология в ее нынешнем состоянии может быть невероятно полезной".

Исследователи смогли использовать MinION для точной идентификации и дифференциации вирусных и бактериальных видов из образцов. В течение шести часов устройство генерировало достаточно данных, чтобы идентифицировать образец E. coli до уровня вида и три поксивируса (вирус коровьей оспы, вакциния-MVA и вакциния-Листер) до уровня штамма. Устройство смогло различить два штамма вакцинии, несмотря на их близкое родство и сходство более чем на 98%.

Технология основана на использовании белковых 'нанопор' для определения последовательности цепи ДНК. В центре белка находится полая трубка диаметром всего несколько нанометров, через которую может проходить одиночная цепь ДНК. Когда цепь ДНК проходит через нанопору, это вызывает характерные электрические сигнатуры, по которым можно идентифицировать основания и определить последовательность цепи.

Несмотря на наблюдаемую частоту ошибок чтения MinION в 30% (что выше, чем у других методов секвенирования ДНК), команде удалось преодолеть некоторые текущие ограничения, используя подход на основе амплифицированной ДНК ('ампликонный' подход). Это позволило им уверенно дифференцировать близкородственные штаммы.

Ампликонный подход позволяет анализировать более сложные смешанные образцы, содержащие ряд организмов, за короткое время выполнения. Для подходов полногеномного секвенирования в менее чистых образцах, по их мнению, потребуются улучшения по мере развития технологии.

Авторы утверждают, что без применения ампликонной методологии было бы трудно точно охарактеризовать патогены в сложном образце за шесть часов.