Объяснено, почему так трудно обнаруживать новые опасные вирусы

В недавно опубликованном фундаментальном обзоре, посвященном методам диагностики вирусных инфекций, коллектив российских ученых, включающий сотрудников МФТИ, впервые систематически описал и обобщил актуальные технологии методов обнаружения вирусов, в том числе у пациентов с инфекциями неизвестной этиологии. И одной из перспективных технологий в этой области исследователи считают так называемое высокопроизводительное секвенирование (NGS).

Метод обещает революцию в области обнаружения и исследования новых патогенных вирусов, но от внедрения в массовую медицинскую практику его отделяют как минимум несколько лет.

Во время стремительного развития пандемии коронавируса COVID-19 ежемесячный журнал Viruses, одно из авторитетных мировых научных изданий в области вирусологии, опубликовал фундаментальный обзор, посвященный проблеме обнаружения новых патогенных микроорганизмов, включая вирусы неизвестной этиологии — такие, как пресловутый коронавирус.

«По разным статистическим оценкам, на нашей планете насчитывается более 320 тысяч различных вирусов, паразитирующих на млекопитающих, — говорит один из авторов обзора, сотрудник лаборатории исторической генетики, радиоуглеродного анализа и прикладной физики Камиль Хафизов. — Но из такого гигантского разнообразия человеку пока удалось более-менее изучить меньше одного процента этих загадочных организмов».

Большинство вирусов, в том числе тех, что вызывают у человека респираторные, кишечные и другие патологии, остаются неизученными и потому практически нераспознаваемыми. Дело в том, что применяемые сейчас в повседневной медицинской практике тест-системы способны выявлять только конкретные, достаточно хорошо изученные штаммы вируса.

virusy1.png «Море» вирусов и игольное ушко нашего знания / ©Дизайнер Дарья Сокол / Пресс-служба МФТИ

«Фактически, люди пытаются разглядеть огромное море угроз через игольное ушко», — пишут авторы в своей работе. В ней анализируются, в частности, недостатки метода полимеразной цепной реакции (ПЦР-диагностика). Этот основной для современной медицины способ молекулярного тестирования микроорганизмов практически не позволяет обнаружить малоизученные вирусы, что составляет одну из главных проблем современной вирусологии.

Но, к счастью, уже появляются методы, потенциально способные решить проблему выявления и идентификации новых микроорганизмов, и им в опубликованном обзоре уделено главное место. Самой перспективной из таких технологий авторы работы называют NGS (от английского — Next Generation Sequencing), или cеквенирование нового поколения. По-русски его часто называют также высокопроизводительным секвенированием, поскольку он позволяет читать очень большое количество участков ДНК одновременно.

«Неотъемлемая часть метода — эффективные математические алгоритмы, — объясняет соавтор обзора, аспирантка МФТИ Алина Мацвай. — Они позволяют в процессе чтения генома неизвестного вируса или другого микроорганизма „пробивать“ его по всем имеющимся огромным геномным библиотекам, предсказывая всевозможные свойства нового вируса и, в том числе, его патогенный потенциал».

virusy2.png Распространенность клинического или научного применения метода зависит от типа данных, которые он дает. Быстрые методы ограничиваются известными патогенами. Но более продвинутые методы могут представлять жизненно важные данные для диагностики и дальнейших клинических исследований / ©www.mdpi.com

Основной недостаток NGS — высокая стоимость оборудования и реагентов для проведения исследований этим методом, а также довольно длительные процессы подготовки проб, секвенирования и анализа данных. Эти ограничения, наряду с жесткими требованиями к квалификации лабораторного персонала, мешают внедрению метода в массовую медицинскую практику. Однако, с каждым годом стоимость технологии неуклонно снижается, а скорость, точность и производительность растут.

По утверждению Камиля Хафизова, пандемия коронавируса наглядно показала важность методов NGS в выявлении новых патогенов в клинических образцах, а также для изучения молекулярных механизмов передачи вируса от животных к человеку. Возможно, технология будет сертифицирована для применения в здравоохранении уже в ближайшие годы.

Наряду с учеными Московского физико-технического института, в авторский коллектив фундаментальной работы вошли представители Центра стратегического планирования Министерства здравоохранения России, московского Сеченовского университета и института Пастера в Санкт-Петербурге. Работа выполнена при поддержке Российского научного фонда.

Пожалуйста, оцените статью:
Ваша оценка: None Средняя: 5 (1 vote)
Источник(и):

Naked Science