Геномный детектив: создан метод быстрого расследования цепочки заражения ВИЧ
Эпидемиологи Роспотребнадзора внедряют методику ускоренного поиска родственных образцов вируса иммунодефицита человека. Это необходимо, чтобы как можно быстрее определить цепочку заражения и найти его источник. Процедура важна, поскольку не изучив, откуда пошло распространение ВИЧ, невозможно прервать цепочку распространения инфекции. Ученые разработали методику частичного секвенирования образцов вируса по аналогии с той, которая сейчас используется для анализа штаммов SARS-CoV-2. Мишенями специалисты сделали треть полного генома вируса иммунодефицита — те участки, которые отвечают за эффективность ретровирусной терапии.
Звенья одной цепи
Специалисты ЦНИИ эпидемиологии Роспотребнадзора внедряют методику ускоренного секвенирования (метод определения генетической последовательности ДНК и РНК) образцов вируса иммунодефицита человека. Речь об анализе, при котором расшифровывается не весь геном патогена, а его определенные части. Такой подход потенциально может увеличить пропускную способность лабораторий в пять раз. Это важно для проведения эпидемиологических расследований.
В случае с ВИЧ, не изучив, откуда пошло распространение заболевания, невозможно прервать цепочку заражений, сказал «Известиям» заведующий лабораторией диагностики и молекулярной эпидемиологии ВИЧ-инфекции отдела молекулярной диагностики и эпидемиологии ЦНИИ эпидемиологии Дмитрий Киреев.
— В ходе таких расследований мы сравниваем нуклеотидные последовательности образцов вируса друг с другом и выявляем группы пациентов, у которых они очень похожи. Если такую связь удается выявить, мы можем сказать, что эти люди образуют кластер. То есть это группа инфицированных, которые, скорее всего, эпидемиологически связаны друг с другом. А затем уже мы анализируем, кто попал в эту группу. Например, это молодые люди, которые инфицировались гомосексуальным путем. Или группа людей, у которых был опыт парентерального употребления наркотиков. После этого мы можем понять, где и в отношении кого следует проводить противоэпидемические мероприятия. Так они будут максимально эффективны, — рассказал Дмитрий Киреев.
Такой анализ может помочь не только при расследовании цепочки заражений среди групп с социально рискованным поведением. Это и случаи заражения детей в больницах или же распространение ВИЧ среди пациентов стоматологических клиник, добавил специалист.
Чтобы ускорить этот важный процесс, специалисты ЦНИИ эпидемиологии в этом году заканчивают разработку новой методики секвенирования вируса. С ее помощью можно определить общность происхождения образцов не по целому геному, а только по его трети.
Как пояснил Дмитрий Киреев, речь об участках генома, против которых направлено действие антиретровирусных препаратов. Эти области вируса иммунодефицита наиболее изучены: о них больше всего информации в российских и международных базах данных.
Сейчас одна стандартная лаборатория может секвенировать порядка 40 образцов вирусов в месяц, один анализ стоит около 20 тыс. рублей. Новый способ позволит увеличить пропускную способность более чем до 200 образцов в месяц, а себестоимость одной процедуры снизится до 5 тыс. рублей, утверждают разработчики.
Тайны эпидемического следствия
Как пояснили в ЦНИИ эпидемиологии, сам анализ состоит из тех же основных этапов, что и классическое полногеномное секвенирование. Сначала сотрудники лаборатории выделяют нуклеиновую кислоту вируса из плазмы крови зараженного. Затем проводят амплификацию (увеличение числа копий) ДНК, а далее — ускоренное секвенирование. После прибор выдает информацию, которую анализируют биоинформатики. В итоге они, сравнив образец с теми, что загружены в Национальную базу данных лекарственной устойчивости ВИЧ (основная база по ВИЧ в РФ), смогут выяснить детали о происхождении этого вируса.
— Мы автоматизировали этап анализа нуклеотидных последовательностей, и он вместо нескольких суток теперь занимает полчаса, — подчеркнул Дмитрий Киреев. — То есть помимо самих реагентов у нас также есть и программное обеспечение для самого процесса анализа.
Подобный подход в молекулярной биологии используется давно — нет смысла секвенировать весь геном патогена, важен поиск изменений в самых вариабельных участках, сказал «Известиям» директор Научно-клинического центра прецизионной и регенеративной медицины при Казанском федеральном университете Альберт Ризванов.
— Вирус иммунодефицита человека, как практически все вирусы, мутирует. Например, вырабатывая устойчивость к лекарственным препаратам. И по этим мутациям можно найти пути его распространения или возникновения лекарственной устойчивости, — пояснил эксперт. — Поэтому такие технологии будут востребованы в медицине и эпидемиологии.
Новая методика может быть полезна скорее для фундаментальной науки, а не для практической медицины на потоке, уверена врач высшей квалификационной категории, кандидат медицинских наук, медицинский консультант онлайн-лаборатории Lab4U Екатерина Гергесова.
— Проблема ВИЧ-инфекции остается злободневной, и существуют успешно показавшие себя методы эпидемиологического расследования новых случаев ВИЧ, используемые центрами СПИД. Для внедрения нового перспективного метода в рутинную практику необходимо дополнительное дорогостоящее оборудование, которым пока не располагают большинство лабораторий, выявляющих ВИЧ, в связи с чем эта методика не сможет быть массово востребованной в краткосрочной перспективе, — сказала эксперт.
С помощью новой технологии на этапе отработки ученые отсеквенировали порядка 500 геномов. Сейчас они планируют запатентовать методику. Но, поскольку это сразу и программное обеспечение, и реактивы, ученые пока решают, с чего лучше начать регистрацию. Массово такая технология может быть внедрена к 2026 году, считают в ЦНИИ эпидемиологии.
1 декабря отмечается Всемирный день борьбы со СПИДом, который в этом году проходит под общим девизом «Ликвидировать неравенство. Покончить со СПИДом. Прекратить пандемии». Для решения комплексных задач по противодействию СПИДу в 2020 году был открыт Научный центр по профилактике и борьбе со СПИДом, созданный на базе Центрального НИИ эпидемиологии Роспотребнадзора. В этом году в рамках ежегодной акции #СТОПВИЧСПИД любой желающий может узнать свой ВИЧ-статус, сдав бесплатный анализ на ВИЧ-инфекцию в Научном центре по профилактике и борьбе со СПИДом. Сделать это можно с 1 по 5 декабря 2021 года во всех медицинских офисах Центра молекулярной диагностики (CMD) и партнеров по всей России.
