Руководитель проекта
Сандыбаев Нурлан Тамамбавич
Уч.степень, звание: кандидат биологических наук, профессор
Scopus Author ID: 37000362400
Researcher ID: M-7802-2015
ORCID: 0000-0003-1814-2798
О проекте
Актуальность
По данным ВОЗ проблема устойчивости микроорганизмов одна из 10 стоящих перед человечеством глобальных угроз здоровью населения. Данные в журнале Lancet показывают, что 1,2 млн. смертей в 2019 году были вызваны микроорганизмами, которые не поддаются лечению антибиотиками.
Острые инфекции дыхательных путей, включая пневмонию, сепсис, дизентерию, туберкулез, это лишь несколько заболеваний, при лечении которых врачи сталкиваются с УПП. С возникновением пандемии COVID-19 ситуация с УПП только усугубилась. В период с 2019 по 2020 годы смертность от инфекций с УПП в США увеличилась как минимум на 15%. В Казахстане за весь период пандемии COVID-19 от вирусной пневмонии умерло более 19 000 человек, а во всем мире более 6,5 млн. человек.
Контроль за устойчивыми к антибиотикам бактериями основывается на микробиологической и фенотипической характеристике. Данный подход имеет недостатки, связанные с низкой чувствительностью, производительностью, длительностью выполнения и скоростью получения результатов; отсутствием возможности выращивать не культивируемые микроорганизмы. В то же время, молекулярные методы, включая NGS, предлагают огромные возможности по идентификации и характеристике микроорганизмов с УПП.
Страны, которые с успехом используют технологии NGS для эпиднадзора за УПП США, Великобритания, Канада, страны Европы и Латинской Америки. В Республике Казахстан также занимаются вопросами изучения устойчивости к противомикробным препаратам, однако, данные по использованию NGS для изучения УПП отсутствуют.
В результате реализации проекта будет проведен сбор образцов мокроты у больных, с различными формами пневмоний. Из проб будут получены чистые культуры бактерий и установлена чувствительность к противомикробным препаратам классическим диско-диффузионным методом. Из не обработанных проб и чистых бактериальных культур будет выделена ДНК и далее проведена таргетная NGS, для идентификации патогенов и обнаружения генов УПП, с той же целью, на чистых культурах будет проведена полногеномная NGS. Полученные данные позволят провести сравнение геномных и фенотипических данных по идентификации патогенов и наличию генов УПП при одновременном.
Цель
Целью проекта является идентификация генов устойчивости к противомикробным препаратам (УПП) и метагеномный анализ проб мокроты больных пневмонией с помощью высокопроизводительного NGS секвенирования необработанных проб и чистых бактериальных культур, а также сравнение данных, полученных при использовании полногеномного и таргетного NGS с классическим диско-диффузионным методом определения чувствительности к противомикробным препаратам (стандарт EUCAST).
Ожидаемые и достигнутые результаты
В ходе реализации проекта будут получены следующие результаты:
В результате реализации проекта будут получены чистые культуры микроорганизмов, выделенных из мокроты больных людей пневмонией, устойчивых к антибиотикам на основе классического диско-диффузионного метода (стандарт EUCAST).
В рамках проекта будут использованы три технологии NGS секвенирования:
- Таргетное NGS. В результате исследований методом таргетного секвенирования будут выявлены гены устойчивости к антибиотикам (из имеющихся на панели 364 генов УПП), присутствующих в бактериях, как в исходных пробах (мокротах), так и в культуральных материалах.
- Полногеномное секвенирование (WGS). С использованием данной технологии будет получен таксономический и геномный контекст генов УПП в пробах чистых культур бактерий. В дополнение к таргетному NGS будет получена информация о генах УПП и их локализации, а также возможность выявления новых генов УПП.
- Метагеномный анализ. С использованием данной технологии будет проведен анализ разнообразия бактерий, присутствующих в мокротах и культуральных материалах, на основе анализа нуклеотидной последовательности 16S РНК. Представлены таксономические данные.
Результаты микробиологических данных и NGS позволят провести сравнительный анализ геномных и фенотипических профилей по идентификации патогенов и наличию генов УПП, и дать оценку пригодности технологии NGS для выявления генов устойчивости к антибиотикам.
Предлагаемый проект станет первым, пилотным исследованием в Республике Казахстан. Успешная реализация проекта позволит провести оценку методов NGS с целью использования мониторинга и эпиднадзора за УПП на Национальном уровне, включая: здравоохранение, ветеринарию, пищевой и экологический сектор, в рамках которого можно применять «Единый подход», рекомендованного ВОЗ для комплексного изучения распространения УПП.
Ожидается, что в научном аспекте результаты данного проекта внесут существенный вклад в развитие прикладных исследований, направленных на борьбу и контролем распространения антибиотикорезистентных бактерий. Данный пилотный проект ляжет в основу для дальнейшего изучения по обнаружению генов УПП методом NGS в различных объектах окружающей среды.
В рамках проекта будет осуществлена подготовка квалифицированных специалистов в области молекулярной биологии, в частности, по применению технологии высокопроизводительного секвенирования.
Результаты проекта будут распространены потенциальным пользователям, сообществам ученых и широкой общественности с помощью публикаций в ведущих рейтинговых журналах, на республиканских (в том числе организованные уполномоченным органом) и международных конференциях, а также посредством научных и общественных социальных сетей в интернете.
Данные, полученные в рамках выполнения проекта, станут основой для дальнейших научных исследований в рамках республиканских и (или) международных научных и (или) научно-исследовательских конкурсов.
Информация для потенциальных пользователей
Строчков Виталий Михайлович
Уч.степень, звание: нет
Scopus Author ID: 37000312900
ORCID: 0000-0003-3399-2942
Егоров Сергей Валентинович
Уч.степень, звание: PhD
Scopus Author ID: 26434035900
ORCID: 0000-0002-7136-7921
Белоусов Вячеслав Юрьевич
Уч.степень, звание: кандидат биологических наук
ORCID: 0000-0003-1922-156X
Соломадин Максим Валерьевич
Уч.степень, звание: магистр
ORCID: 0000-0003-4219-1055
Өрқара Шыңғыс Дулатбекұлы
Уч.степень, звание: магистр
ORCID: 0000-0002-3716-7547
Лавриненко Алёна Владимировна
Уч.степень, звание: магистр
Scopus Author ID: 57193763117
ORCID: 0000-0001-9436-8778