Секвенирование вируса африканской чумы свиней методом нанопорового секвенирования
Африканская чума свиней (АЧС) — одно из самых патогенных вирусных заболеваний свиней, вызываемое вирусом африканской чумы свиней (ВАЧС). Летальность составляет почти 100%, что наносит огромный экономический ущерб свиноводству в странах с эпидемиями. Китай стал первой азиатской страной, где была зарегистрирована вспышка АЧС, и после первого сообщения в августе 2018 года болезнь быстро распространилась по стране. Позже о вспышках АЧС сообщили Монголия, Вьетнам, Камбоджа и Северная Корея.
Вирус африканской чумы свиней относится к семейству Asfarviridae и является единственным известным ДНК-содержащим вирусом, передающимся клещами. Вирион имеет диаметр 175-215 нм, икосаэдрическую симметрию и оболочку. Его геном представляет собой линейную двуцепочечную ДНК размером 170-190 т.п.н. У свиней ВАЧС реплицируется в цитоплазме различных клеток, особенно ретикулоэндотелиальных клеток и мононуклеарных макрофагов. Учитывая сложность генома вируса и недостаточность данных полногеномного секвенирования, важно эффективно получать его последовательность для геномных и эпидемиологических исследований.
«Мы впервые использовали нанопоровую платформу для прямого секвенирования клинических образцов от свиней, инфицированных ВАЧС, и изучили возможность получения крупных вирусных геномов, таких как ВАЧС, с помощью секвенирования третьего поколения (TGS)», — заявила первый автор работы, доктор Лицзя Цзя. Результаты показали, что нанопоровая технология позволяет получить геном ВАЧС быстрее, чем секвенирование следующего поколения (NGS).
«Что касается времени работы, подготовка библиотеки для NGS и секвенирование на приборе заняли значительно больше времени, чем TGS. Система Hiseq X10 генерирует 100 Гб данных за 76 часов, в то время как подготовка библиотеки для нанопорового секвенирования и генерация 100 Гб данных на секвенаторе PromethION в сумме занимают менее 24 часов», — отметила Цзя. Преимущество нанопорового секвенирования — быстрое получение генома патогена, а преимущество NGS — точность. Метод TGS+NGS является хорошим выбором с точки зрения времени и точности.
Хотя текущие данные указывают на единый источник вспышки АЧС в Китае, наши результаты показывают, что в геномах изолятов ВАЧС из разных провинций и городов присутствует от 6 до 93 вариаций. Будучи крупным двуцепочечным ДНК-вирусом, ВАЧС имеет относительно консервативный геном, и его естественная изменчивость очень медленна, но может ускоряться при взаимодействии с хозяином и под воздействием факторов окружающей среды.
«В этом контексте необходимо продвигать полногеномное секвенирование ВАЧС из разных регионов, что может предоставить нам более значимую информацию о вариациях и, возможно, сыграть важную роль в восстановлении пути передачи вируса», — сказал соавтор, профессор Ди Лю.
Эти обнадёживающие результаты подтверждают полезность секвенирования на платформе Oxford Nanopore Technologies (ONT) как метода прямого (без культивирования) секвенирования геномов ВАЧС из ПЦР-положительных клинических образцов тканей. Секвенирование в реальном времени всего генома штамма, вызвавшего вспышку, создаёт основу для последующего эпидемиологического отслеживания и эволюционных исследований.