Карманные секвенаторы ДНК отслеживают устойчивость малярии к лекарствам в Гане почти в реальном времени

Ученые разработали методику для быстрого и надежного обнаружения генетических изменений в малярийных паразитах в Гане, используя лишь игровой ноутбук и портативный секвенатор MinION от Oxford Nanopore.

Исследователи из Института Сэнгера и Университета Ганы впервые продемонстрировали, что сквозной мониторинг патогенов в реальном времени по клиническим образцам крови возможен в сельских, ресурсно ограниченных очагах малярии. Они искали ключевые маркеры лекарственной устойчивости у паразита и разнообразие в гене-мишени для вакцины.

Результаты, опубликованные в Nature Microbiology (23 ноября), прокладывают путь для локального мониторинга лекарственной устойчивости и оценки новых вакцин против малярии в пораженных регионах.

Несмотря на интенсивные усилия по контролю, малярия ежегодно убивает более 600 000 человек, большинство из которых — маленькие дети в Африке к югу от Сахары. Ключевой фактор — способность паразитов быстро эволюционировать, вырабатывая устойчивость к лекарствам и другим мерам.

Геномный надзор — непрерывный мониторинг изменений в ДНК паразита — дает инструменты для анализа данных, стоящих за резистентностью. Но до недавнего времени он в основном проводился в лабораториях высокоразвитых стран, неэндемичных по малярии, концентрируя потенциал вдали от пораженных регионов.

В этом исследовании ученые поставили задачу разработать доступную технологию для мониторинга мутаций паразита почти в реальном времени в наиболее пострадавших сообществах.

Исследователи использовали стандартное молекулярно-биологическое оборудование для сбора паразитов из образцов крови, полученных простым уколом пальца. Затем они секвенировали и анализировали ДНК малярийного паразита с помощью портативного устройства MinION и ноутбука для обнаружения известных маркеров лекарственной устойчивости, новых мутаций и мишеней для вакцин.

Работа успешно велась на двух площадках: в городской больнице в столице Аккре и в сельском городе в 11 часах езды к северу. Ученые смогли генерировать данные секвенирования всего за 48 часов после получения образца, сохраняя минимальную стоимость — около £27 за образец при обработке партиями по 96.

Команда показала, что препараты первой линии остаются широко эффективными против местных штаммов малярии в Гане на данный момент. Однако постоянный мониторинг необходим, в том числе для защиты групп риска.

Также было обнаружено несколько генетических различий между циркулирующими штаммами и белком-мишенью новых рекомендованных вакцин. Это может повлиять на последние кампании вакцинации в Африке и требует дальнейшего изучения.

Эдем Адика, соавтор исследования из Университета Ганы: «Перенося секвенирование в источник, мы получаем информацию за дни, а не годы, что позволяет быстро реагировать на местном уровне. Эта беспрецедентная скорость обещает стать мощным сдвигом в борьбе с инфекциями».

Д-р Уильям Гамильтон, старший автор из Института Сэнгера: «Повторяющаяся эволюция и распространение устойчивости к ключевым препаратам срывали усилия по ликвидации малярии последние 70 лет. Расширение молекулярного надзора в Африке теперь критически важно».

Д-р Лукас Аменга-Этего, старший автор из Западноафриканского центра клеточной биологии инфекционных патогенов (WACCBIP): «Этот рабочий процесс имеет огромный потенциал для Африки из-за низкой стоимости и простоты. Но для масштабирования необходимы расширение местных программ обучения, биоинформатической инфраструктуры и экспертизы в data science».