Следить за мутациями – с первой отечественной тест-системой для секвенирования полного генома коронавируса SARS-CoV-2

Компания Parseq Lab (Санкт-Петербург) при сотрудничестве с ФГБУ «НИИ гриппа им А.А. Смородинцева» Минздрава России разработала первую отечественную тест-систему для секвенирования полного генома коронавируса SARS-Cov-2. Высокотехнологичное решение позволит наблюдать за изменениями генома вируса и оперативно реагировать на них. Разработка проводилась в рамках Российского консорциума по секвенированию геномов коронавирусов (CoRGI).

По всему миру продолжают выявлять случаи заражения вирусом SARS-CoV-2, вызывающим COVID-19. Когда вирус активно распространяется, он непрерывно мутирует – поэтому ключевую роль в борьбе играют научные исследования. Ведь изменения генома вируса оказывают прямое влияние как на эффективность создаваемых вакцин и используемых методов диагностики и лечения, так и на его вирулентность и трансмиссивность. Контролировать ситуацию помогут грамотный мониторинг генетических изменений и своевременная передача данных в общую международную базу EpiCoV GISAID.

На сегодняшний день стандартным способом диагностики COVID-19 остаётся метод полимеразной цепной реакции (ПЦР). В ходе ПЦР нарабатываются специфические короткие участки вирусного генома – таким образом можно определить присутствует ли в исследуемом образце вирус.  Высокоспецифичные ПЦР тест-системы были разработаны благодаря данным, полученным в результате расшифровки генома возбудителя методом секвенирования. Способ позволяет определять последовательность нуклеотидов в геноме вируса, что делает высокопроизводительное секвенирование нового поколения (NGS, MPS) незаменимым методом для исследования изменчивости SARS-CoV-2.

Секвенирование генома вируса является важной прикладной задачей: так, в 2020 году Центр по контролю и профилактике заболеваний США выделил на поддержку программы секвенирования SARS-CoV-2 почти 9 миллионов долларов. Кроме финансовой поддержки, центр официально рекомендовал использовать метод для подтверждения случаев повторного заражения.

В России исследования геномов коронавируса также проводятся – в рамках Российского консорциума по секвенированию геномов коронавирусов.  Объединение было создано летом 2020 года по инициативе ФГБУ «НИИ гриппа им А.А. Смородинцева» Минздрава России. Сегодня данные собираются из 36 регионов России и добавляются в международную базу данных EpiCov GISAID.

Среди наиболее популярных и часто используемых протоколов секвенирования – ARTIC Network. Однако из-за того, что протокол опирается на реагенты зарубежных производителей с длительными сроками поставки, существенно страдает оперативность проведения подобных исследований. К тому же ARTIC Network несовершенен – глубина покрытия генома SARS-CoV-2 зачастую оказывается неравномерной, что снижает качество данных о некоторых областях.

«Тест-система Parseq Lab за счет использования большего количества более коротких ампликонов по сравнению с ARTIC Network позволяет добиться более равномерного покрытия генома. Следует отметить, что на запуск с одним и тем же объемом данных тест-система Parseq Lab позволяет проанализировать больше образцов», – отмечает Андрей Комиссаров, заведующий лабораторией молекулярной вирусологии ФГБУ «НИИ гриппа им А.А. Смородинцева» Минздрава России.

При разработке новой тест-системы компания Parseq Lab ставила цель максимально покрыть геном вируса SARS-Cov-2 и стандартизировать анализ данных. Для этого необходимо было создать набор реагентов и разработать специальное программное обеспечение для обработки данных. В поиск решения включились молекулярные генетики, биоинформатики и программисты. Итогом стала новая тест-система VariFind™ SARS-Cov-2 assay, которая была опробована на базе ФГБУ «НИИ гриппа им А.А. Смородинцева». Новое высокотехнологичное решение показало практически полное и равномерное покрытие всего генома вируса и позволило в 2 раза увеличить количество одновременно анализируемых образцов, сократив временные затраты на анализ.

Для работы с геномом SARS-Cov-2 было решено использовать адаптированное программное обеспечение (ПО) VariFind™ Software. Ранее его использовали в тест-системах Parseq Lab для анализа данных генома человека. За это время программное обеспечение показало себя качественным и надёжным. VariFind™ Software позволяет выравнивать результаты секвенирования на референсный геном изолята Wuhan-Hu-1 и обнаруживать мутации в исследуемых образцах. ПО поможет существенно облегчить труд учёных по обработке данных и подвести анализ под единые алгоритмы и стандарты. Такое решение должно поспособствовать внедрению секвенирования нового поколения геномов SARS-CoV-2 в различные научные и диагностические учреждения и лаборатории России.