1 1 1 1 1 Оценка 100% (1 гласуване)
Pin It

 

2020 03 Kambodja
Здравни служители в Пном Пен, Камбоджа, проверяват температурата на пътниците, слизащи от автобус, пристигнал от Хонконг.
Снимка: Maopengfei Xinhua / Redux

 

Джесика Манинг не е имала никакъв опит с коронавирусите. Изследователката на инфекциозни болести живее и работи в Камбоджа от 2013 насам, изучавайки комарите от делтата на Меконг и как слюнката им подпомага разпространението на болести сред хората. Но през януари страната подаде сигнал за първия си пациент на Covid-19 и лабораторията, поставила диагнозата, е помолила да изпрати проби от пациента и семейството му на Манинг за по-нататъшно изследване.

Манинг работи в Лабораторията по малария и векторни изследвания към Националния институт по алергични и инфекциозни болести (NIAID) в Пном Пен, която е част от едно десетилетие на сътрудничество между NIAID и Камбоджанския национален център за паразитология, ентомология и контрол на маларията. През септември екипът ѝ е пуснал в ход нова машина, достатъчно малка, за да се побере в горното отделение на самолета и предназначена да чете една по една отделните букви на всяка ДНК [нарича се секвенсър, тоест машина за разчитане на последователността на аминокиселините в ДНК]. През последните няколко месеца те са използвали този нов секвенсър, за да установят кои микроби, различни от вируса на [тропическата треска, наречена] денга, са отговорни за многобройните случаи на треска в Камбоджа. Сега те ще го използват за изследване на коронавируса, току-що пристигнал в страната. И ще го правят с помощта на нещо, наречено IDSeq.

 

2020 03 mini Sequencer
Мини-секвенсър на американската фирма Illumina

 

Казано най-просто, IDSeq е компютърна програма. Тя е базирана в „облака“, тоест мрежата, написана е с напълно отворен код и служи за скоростно събиране и сравняване на био-информацията, идеща от използването на различни секвенсъри по цял свят. Процесът е известен под названието метагеномично секвентиране. С други думи, това е компютърен код, който пресява целия генетичен материал, извлечен от дадена проба – да речем, епруветка с човешка кръв, или памучно тампонче с намазка от нечий нос. Програмата сравнява всички онези разпилени парченца от ДНК- и РНК-информация с масивни бази данни от вече известни микроби, което показва на учените кои точно микроби са открити в тази смес. IDSeq изисква само да имате на разположение секвенсър, който знаете как да ползвате, плюс интернет връзка.

IDSeq е бил стартиран като изследователски проект в лабораторията на биохимика Джо ДеРизи в Сан Франциско, където преди 17 години екипът му е изградил технология, която е идентифицирала коронавируса, причиняващ SARS. В по-ново време лабораторията на ДеРизи е застанала зад опитите да се ускори напредъка в клиничното метагеномично секвентиране, като е разработила тестове, които са помогнали за разрешаването на някои медицински загадки, сред тях и един случай с тения, която прониква в човешкия мозък.

През 2016, когато детската лекарка Присцила Чан и нейният съпруг, основателят на Фейсбук Марк Зукърбърг, обещаха вложения от 3 милиарда долара, които ще бъдат направени в хода на следващите 10 години за борба с инфекциозните заболявания, те избраха ДеРизи като ръководител на първата им инвестиция: нов изследователски център на стойност 600 милиона долара, наречен Biohub [био-център] „Чан-Зукърбърг“. Малко след като се присъединява към Biohub, ДеРизи е събрал голям екип от дизайнери и инженери, за да превърне парчетата компютърен код, които са били събирани години наред в лабораторията му, в софтуерен пакет с индустриална сила. През октомври 2018, с финансовата подкрепа на Фейсбук, те представят IDSeq на малка група от тестови потребители.

За да го предостави в ръцете на възможно най-голям брой учени, особено по места с недостатъчни ресурси, Biohub влиза в партньорство с фондацията Бил и Мелинда Гейтс. Безвъзмездни средства от фондацията на Гейтс позволяват на десет екипа изследователи от други страни, сред тях Южна Африка, Бангладеш и Мадагаскар, да пристигнат за обучение в Biohub, за да се учат как да използват IDSeq. В допълнение към обучението, безвъзмездните средства предоставят на всеки международен екип малък секвенсър, който те могат да вземат в собствените си лаборатории.

Манинг получава една от тези стипендии за подпомагане на работата ѝ около разследването на недиагностицираните тропически трески в Камбоджа. В края на миналото лято, точно когато се случва най-тежката епидемия от денга в историята на Камбоджа, тя е на път за Сан Франциско заедно с двама техници от лабораторията си, за едноседмично обучение в Biohub. До ноември екипът ѝ вече се е научил да работи с IDSeq, обработвайки кръвни проби, събрани от пациенти с треска в местни болници в Камбоджа. В началото на януари ДеРизи идва в Камбоджа заедно с екип на Biohub, за да посети лабораторията на Manning и да отстрани проблемите, които среща тамошният екип. По време на пътуването, припомня си Манинг, те са обсъждали току-що пристигналите от Китай новини за мистериозни случаи на пневмония в град Ухан. По онова време още не е имало съобщения за здравни работници, които са се заразили с болестта, така че те са очаквали бурята да отмине бързо. Екипът на ДеРизи се връща обратно в Калифорния. „А след това всичко просто избухна“, казва Манинг.

Докато китайските служители започват постепенно да се борят с експлозивното нашествие на един напълно непознат до този момент коронавирус, световните здравни експерти се тревожат от въпроса какво ще се случи, ако вирусът се разпространи от Китай в по-малко напредналите му съседи. Когато се появи ново заболяване, от решаващо значение е да се проследи пътя на разпространението му. Това не означава просто да се изброяват новите случаи. Събирането на генетична информация за вируса може да помогне на медиците да разберат как той е пристигнал в тяхната страна и да предприемат съответни стъпки, за да забавят напредъка му. Освен това то може да помогне на изследователите да наблюдават вируса за появата на мутации, които правят диагностичните тестове по-малко ефективни.

Но усилията за идентифициране и овладяване на такива огнища са възпрепятствани в местата с недостатъчни ресурси. Да вземем за пример вируса Zika, който беше циркулирал в Бразилия цели две години, преди страната да направи официално съобщение за първия си случай. Изследователите са установили този факт много по-късно, едва когато са изследвали многобройни вирусни геноми, събрани от пациенти от целия Американски континент.

Така че епидемиолозите имат основания да смятат, че новият коронавирус може да продължи да се разпространява незабелязано в страни като Малайзия, Индонезия и Камбоджа, които притежават по-слаба инфраструктура на обществено здравеопазване от Китай и не разполагат със секвенсъри. Те се опасяват, че огнищата на недиагностицирани инфекции могат безшумно да поддържат епидемията, подхранвайки напредъка ѝ по целия свят.

Но с пристигането на този секвенсър в лабораторията на Манинг, Камбоджа вече има собствени възможности да прави метагеномично секвентиране върху проби от пациенти. На 26 януари техници от камбоджанския Институт Пастьор извличат вирусна РНК от проби, взети от 60-годишен китаец, който наскоро е пристигнал от Ухан и е развил треска. На следващия ден служители на здравното министерство обявяват, че тези проби са се оказали положителни за Covid-19, което прави от този човек първият случай в страната.

Три дни по-късно лабораторията на Манинг получава няколко флакона с РНК, извлечена от пробите на пациента. Екипът ги подготвя за секвентиране, пуска пробата през новата си машина и изпраща получените данни до IDSeq. След това те изчакват, докато алгоритмите на IDSeq пресяват различните части от генетичния код, сравнявайки всяко парче с данните от GenBank – база данни от всички публично достъпни генетични секвенции. Въпреки че към този момент учените в Китай вече са секвентирали коронавируса, който причинява Covid-19 и са депозирали тези геномни данни в GenBank, екипът на ДеРизи все още не е актуализирал софтуера си и не разполага с най-новата версия на базата данни. Те искат нарочно да оставят IDSeq да работи „на сляпо“, за да видят дали това няма да доведе до нови, неочаквани резултати.

Два часа по-късно резултатите се появяват. Манинг се взира в екрана на компютъра си, където една т. нар „топлинна карта“ показва как точно се разпределят нейните резултати по отношение на вече наличните в GenBank данни. Най-тъмночервеният цвят – който указва най-многото съвпадения между нейната проба и секвенциите от GenBank – е на коронавируса, който причинява SARS. Но съвпаденията не са абсолютно точни. Един почти равен брой на съвпадения идва от данни за друг коронавирус, който до този момент е бил откриван единствено у прилепи. „Беше ясно, че това е нов коронавирус, който е тясно свързан със SARS, но все още не е бил характеризиран“, казва Манинг.

Около седмица по-късно екипът на IDSeq актуализира своя индекс до най-новата версия на GenBank. Сега банката вече разполага с близо 85 000 нови попълнения, включително и 54 секвенции на коронавируса, причиняващ Covid-19, събрани от пациенти по целия свят. Този път, когато екипът пуска пробата си, софтуерът връща недвусмислен отговор: Повечето данни съответстват напълно на вируса, появил се в Ухан само няколко седмици преди това.

Взети заедно, тези два теста доказват, че IDSeq е в състояние да върши онова, което ДеРизи винаги е обещавал: да открива разпространението на вече известни патогени, а освен това да служи и като система за ранно предупреждение срещу нововъзникващите. Миналата седмица екипите на ДеРизи и Манинг са публикували доказателствата си в статия за специализираното медицинско онлайн-издание bioRxiv. Освен това на сайта на Biohub е била направена специална страница за случая с коронавирус в Камбоджа, с което на научната общественост се предоставя първи поглед към софтуера.

„Направо треперя от вълнение“, казва ДеРизи. Основната цел на IDSeq според него е да даде възможност на учените да провеждат съвременна молекулярна диагностика в собствените си страни за решаване на местни проблеми. Но друга важна цел е да се разшири капацитетът за метагеномично секвентиране по места с недостатъчни ресурси, така че ако някъде там се появи епидемия, учените от цял свят да могат да я открият. „Това е наистина невероятно потвърждение, че тази технология не е само за супер богатите места, в които има много сървърни ферми“, казва ДеРизи. „Тя може да се използва навсякъде – с малко подкрепа – наистина може да промени начините, по които се борим с епидемиите.“

Колко голяма ще бъде промяната е нещо, което тепърва ще видим. Използвайки IDSeq, заедно с една нова техника за повишаване на количеството вирусен материал в пробите, екипът на Манинг в крайна сметка е успял да събере цял геном от щама на вируса, който се е появил в Камбоджа. Миналия месец, когато те са го добавили към публичните бази данни, които учените използват, за да проследят как вирусът се разпространява и мутира, това се е оказало единствената секвениця, идеща от страна с ниски доходи в близост до епицентъра на огнището.

Манинг казва, че екипът ѝ е в готовност за секвентиране на всички допълнителни случаи, потвърдени от здравоохранителните органи. Но Камбоджа започна да тества агресивно за Covid-19 едва през последната седмица, след като японски гражданин, който е посетил Камбоджа, е бил тестван положително за болестта след завръщането си в Япония. Според съобщенията той е имал контакт с 40 камбоджанци, които сега се наблюдават под медицинска изолация. В събота здравното министерство на Камбоджа потвърди, че на един от тях е поставена диагноза Covid-19.

В отговор министър-председателят на Камбоджа нареди училищата да бъдат затворени за две седмици. Този ход беше в рязък контраст с продължилото няколко седмици омаловажаване сериозността на епидемията от страна на правителството, в опити за „усилия за поддържане на положителни политически и икономически отношения с Китай“, най-големият чуждестранен инвеститор в Камбоджа, вместо да се предотврати разпространението на болестта. През февруари изследователи от Харвардската школа за обществено здраве „Т. Х. Чан“ са анализирали данни за полетите между Ухан и Камбоджа и са установили, че е статистически невероятно Камбоджа да има само един случай (този, който е секвентирала лабораторията на Манинг). С други думи, в Камбоджа не са открити повече случаи, просто защото здравните служители не са търсили достатъчно интензивно.

Сега, когато ситуацията вече се възприема сериозно, Манинг се надява да направи повече секвенции на вируса за GenBank, в процеса на появата на нови случаи. Тя казва, че в момента екипът ѝ се занимава със секвентирането на случай, потвърден през уикенда. Тази дигитална библиотека на коронавируса не само ще помогне на епидемиолозите да проследят разпространението и еволюцията му, но може да помогне при разработването на потенциални лечения или ваксини, разработени в Камбоджа и предназначени да се борят именно срещу местните щамове.

„Тези секвенции ни позволяват да видим в почти реално време колко бързо мутира вирусът, а освен това служат като пътна карта за разработване на мерки за противодействие“, казва Манинг. Екипът ѝ обаче ще бъде ограничен от производителността на техния секвенсър, който може да обработва само по една проба наведнъж. Ако в Камбоджа се получи рязък скок на случаите, бързо ще се стигне до изоставане. В най-лошия случай страната поне ще се намира на картата на епидемиолозите. Всяко секвентиране е по-добро от нищо.

Източник

Pin It
Меган Молтени
Меган Молтени е журналистка към американското списание WIRED, специализирана в областите на биотехнологиите, общественото здравеопазване и генетичната неприкосновеност на личния живот. Преди това е работила като репортерка на частна практика, аудио продуцентка и специалистка по проверката на факти.
Други статии от този автор

Посетители

72

support

Последните най...


Библиотека

Бюлетин абонамент

Безплатен ежеседмичен


catchme refresh

Joomla Extensions powered by Joobi

Коментари

  • Сийка Славева писа Още
    Невероятно точна... преди 1 час
  • Гост писа Още
    Значи "След разпада на... преди 16 часа
  • Гост писа Още
    Каквито и да са... преди 16 часа
  • начинаещ писа Още
    Странни и тъжни... преди 1 ден
  • начинаещ писа Още
    Ами нормално е когато... преди 1 ден
  • Татяна Ангелова писа Още
    Бих поспорила с г-н... преди 2 дни
  • Татяна Ангелова писа Още
    Впечатляващо... преди 2 дни
  • Valpet писа Още
    Поздравления към Д-р... преди 3 дни
  • Дени писа Още
    Всъщност в тази... преди 3 дни
  • Кунев писа Още
    Вижте, тази статия... преди 4 дни
  • Valpet писа Още
    Брилянтен коментар на... преди 4 дни
  • Снежана Иванова писа Още
    Благодаря за силния... преди 5 дни
  • Златко писа Още
    Ето целия текст, в... преди 5 дни
  • Златко писа Още
    Действително,... преди 5 дни
  • Д-р Георги Карев, д.... писа Още
    Преди пандемията да... преди 5 дни
  • Кунев писа Още
    Познавам Наталия. Ще... преди 6 дни
  • Гост писа Още
    Всяко събуждане е... преди 6 дни
  • Valpet писа Още
    Хубаво пише Джина... преди 1 седмица
  • Гост писа Още
    Не беше съвсем точно... преди 1 седмица
  • Гост писа Още
    А, разбрах. Е, в такъв... преди 1 седмица
  • Златко писа Още
    Има важна разлика... преди 1 седмица
  • Гост писа Още
    Що е "бохемски"... преди 1 седмица
  • Кунев писа Още
    Най-хубавият и... преди 2 седмици
  • Светлана Христова писа Още
    Сериозна оценка, г-н... преди 2 седмици
  • Петров писа Още
    Не съм изненадан от... преди 3 седмици