Ученые МФТИ рассказали, почему так трудно обнаруживать новые опасные вирусы
Фото с сайта pixabay.com
Во время стремительного развития пандемии коронавируса COVID-19 журнал Viruses опубликовал 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.
«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 англ. - 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».
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.
