Геномный надзор за патогенами (сервис)

Геномный надзор за патогенами секвенирует геномы патогенов в масштабе для отслеживания вирусной и бактериальной эволюции, обнаружения возникающих вариантов и картирования цепочек передачи, обеспечивая решения здравоохранения быстрее, чем только отчётность по числу случаев. Платформа Concentric компании Ginkgo Bioworks обслуживает Программу геномного надзора на основе путешественников CDC, секвенируя объединённые образцы назальных мазков и сточных вод от международных путешественников, и расширилась на новые аэропорты США, включая Майами и Чикаго, при этом партнёрствуя с Illumina для глобального развёртывания технологий бионадзора, включая партнёрство с правительством Руанды. Портативные секвенаторы MinION компании Oxford Nanopore Technologies обеспечивают полевое секвенирование в реальном времени во время вспышек — опубликованный рабочий процесс для секвенирования вируса оспы обезьян — один из текущих примеров технологии, ранее применявшейся при реагировании на вспышки Эболы и COVID-19. Wellcome Sanger Institute ведёт Национальную программу метагеномного надзора за патогенами Великобритании в партнёрстве с Агентством по безопасности здоровья Великобритании (UKHSA), поделившись первоначальными данными надзора на Европейском конгрессе клинической микробиологии и инфекционных болезней (ESCMID). BGI Genomics управляет крупномасштабной инфраструктурой геномного секвенирования патогенов в Китае, развёрнутой во время пандемии COVID-19 и продолжающей работать как часть возможностей страны по реагированию на инфекционные заболевания. В Индии Rajiv Gandhi Centre for Biotechnology выбран национальным хабом секвенирования нового поколения для метагеномного синдромного надзора.

Ключевые направления геномного надзора за патогенами:

1. Бионадзор на основе путешественников (Traveler-Based Genomic Surveillance): секвенирование объединённых образцов от международных путешественников или в пограничных пунктах для обнаружения возникающих вариантов до их выявления через клиническую отчётность по случаям — Concentric компании Ginkgo Bioworks, программа аэропортов CDC.
2. Портативное полевое секвенирование (Portable Genomic Sequencing): компактные секвенаторы, развёрнутые прямо на местах вспышек для получения геномных данных в реальном времени без отправки образцов в центральную лабораторию — Oxford Nanopore Technologies.
3. Национальные программы метагеномного надзора (Metagenomic Pathogen Surveillance): государственно-партнёрские программы секвенирования, обеспечивающие постоянную геномную инфраструктуру патогенов для системы здравоохранения страны — Wellcome Sanger Institute/UKHSA, Rajiv Gandhi Centre for Biotechnology.
4. Крупномасштабная инфраструктура секвенирования (Genomic Surveillance Infrastructure): высокопроизводительные национальные мощности секвенирования, построенные для реагирования на пандемию и сохранённые как постоянный потенциал надзора — BGI Genomics.

Отраслевая цепочка создания стоимости#

[забор образца (клинический/путешественника)] ──> [секвенирование (портативное или централизованное NGS)] ──> [биоинформатический калинг линии/варианта]
                                                        │
                                          (отчётность и оповещение здравоохранения)
                                                        │
                                                        ▼
[международный обмен данными и координация] <─── [решение по реагированию на вспышку] <─────┘

Уровни цепочки создания стоимости#

Сквозные технологии сектора:

• Бионадзор на основе путешественников (Traveler-Based Genomic Surveillance): объединённый отбор проб в международных транспортных узлах выявляет возникающие варианты, циркулирующие за рубежом, до их появления в отечественных клинических данных о случаях.
• Портативное секвенирование нанопорами (Portable Genomic Sequencing): компактные, развёртываемые в поле секвенаторы генерируют геномные данные прямо на месте вспышки, сокращая время оборота, которое добавила бы стадия отправки в центральную лабораторию.
• Национальная метагеномная инфраструктура (Metagenomic Pathogen Surveillance): постоянные государственно-партнёрские хабы секвенирования обеспечивают непрерывный потенциал геномики патогенов вместо разовой мобилизации для реагирования на пандемию.

Стек сочетает оборудование секвенирования (портативное и централизованное) с биоинформатическими конвейерами калинга линий и рабочими процессами отчётности здравоохранения, превращая сырые геномные данные в действенный сигнал надзора.

1. Бионадзор на основе путешественников (Traveler-Based Genomic Surveillance):
   • Платформа Concentric компании Ginkgo Bioworks объединяет образцы назальных мазков и сточных вод от международных путешественников на площадках аэропортов, секвенируя их для обнаружения вариантов, циркулирующих за рубежом, до их появления в отечественных клинических данных, теперь расширенная на дополнительные международные аэропорты США.
2. Портативное полевое секвенирование (Portable Genomic Sequencing):
   • Устройства MinION компании Oxford Nanopore Technologies генерируют данные геномной последовательности прямо на месте вспышки, а опубликованные рабочие процессы (включая для оспы обезьян) поддерживают быстрое полевое развёртывание без отправки образцов в центральную лабораторию.
3. Национальная метагеномная инфраструктура надзора (Metagenomic Pathogen Surveillance):
   • Партнёрство Wellcome Sanger Institute/UKHSA и назначение Rajiv Gandhi Centre for Biotechnology национальным хабом NGS Индии оба строят постоянный, государственно-партнёрский потенциал секвенирования вместо разовой мобилизации для пандемии.
4. Крупномасштабная инфраструктура секвенирования (Genomic Surveillance Infrastructure):
   • Пандемический масштаб мощностей секвенирования BGI Genomics, развёрнутый во время COVID-19, продолжает работать как часть постоянного потенциала геномного надзора за инфекционными заболеваниями Китая.