The object of research, development or design (in Russian) : Объектом исследований являются бактерии, вызывающие пневмонию

The object of research, development or design (in Kazakh) : Зерттеу объектісі - пневмонияны тудыратын бактериялар

Aim of work (in Russian) : 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).

Aim of work (in Kazakh) : Жобаның мақсаты микробқа қарсы тұрақтылық (МҚТ) гендерін анықтау және пневмониямен ауыратын науқастардың қақырық сынамаларын жоғары өнімді NGS секвенирлеу арқылы өңделмеген сынамалар мен таза бактериялық дақылдардан метагеномдық талдау жасау, және де микробқа қарсы сезімталдықты анықтау үшін толық геномды және таргеттік NGS пен классикалық дискілік диффузия әдісітердін (EUCAST стандарты) деректерін салыстыру болып табылады.

Методы исследования (на русском) : Подготовку библиотек для полногеномного секвенирования ДНК проводили с использованием набора Ion Xpress Plus Fragment Library kit (ThermoFischer). Приготовление таргентных библиотек использовали панель Ion Ampliseq Pan-Bacterial Research Panel (ThermoFisher, A47561) и AmpliSeq Kit v.2.0 (ThermoFisher, 4480441) в соответствии с инструкцией производителя. Подготовка включает в себя следующие этапы: Ферментативная фрагментация ДНК Лигирование адаптеров и восстановление ник-разрывов. Определение концентрации библиотек с помощью Ion Library TaqMan® Quantitation Kit Объединение библиотек. Подготовка матриц для секвенирования, включая клональную амплификацию; загрузку чипа Секвенирование. Подготовленные на предыдущем этапе чипы переносят на Ion S5 Semiconductor Sequencer для непосредственнного секвенирования. Анализ данных. Анализ и фильтрация данных секвенирования по показателям качества, включая: размер полученных ридов и их качество, поликлональность, димеры адаптеров; получение отдельных файлов проб в формате FASTQ проводили с использованием Ion Torrent Server.

Методы исследования (на казахском) : Таза дақылды бактерияларының геномдарының толық геномдық секвенирлеу жүргізу үшін ДНҚ секвнирлеуді Ion Xpress Plus Fragment Library kit (ThermoFischer) жиынтығының көмегімен жүргізілді. Таргеттік NGS секвенирлеге кітапханаларды дайындау үшін өндірушінің нұсқауларына сәйкес Ion Ampliseq Pan-Bacterial Research Panel және AmpliSeq Kit V. 2.0 жиынтығы пайдаланылды. Дайындау келесі кезеңдерді қамтиды: ДНҚ-ның ферментативті фрагментациясы Адаптерлерді байлау және ник үзілістерін қалпына келтіру (8 сынамаға) Ion Library Taqman® Quantitation Kit кітапханаларының концентрациясын анықтау Кітапханаларды біріктіру Клондық амплификация қоса алғанда, секвенирлеуге арналған матрицаларды дайындау; чипті жүктеу Секвенирлеу. Алдыңғы кезеңде дайындалған чиптер тікелей секвенирлеу үшін Ion S5 Semiconductor Sequencer ге ауыстырылады. Деректерді талдау. Сапа көрсеткіштері бойынша секвенирлеу деректерін талдау және сүзу, соның ішінде: алынған ридтердін мөлшері және олардың сапасы, поликлоналдылығы, адаптер димерлері; FASTQ форматында жеке үлгі файлдарын алу Ion Torrent Server көмегімен жүргізілді.

Obtained results and novelty (in Russian) : Полногеномное WGS проводили только для 48 чистых культур, а таргетное NGS для мокроты и чистых культур. При WGS загруженность чипа составило 96%, при NGS 94% и 89%, соответственно. По количеству оснований: WGS – 12,7, NGS – 10,4 и 8,48 Gb. В WGS получено 143188911 ридов, из них риды с низким качеством 12109553, поликональные 49660399 и последовательности адаптеров 2888188, для NGS 141493766 и 132805096 ридов, с низким качеством 11763981 и 18739797, поликональные 46440432 и 31740262, адаптеры 511316 и 6565548, соответственно. Для анализа отобраны библиотеки: для WGS 78530771, для NGS 82778037 и 75759489 ридов. При WGS наибольшее количество последовательностей обнаружено в пробе №21: общее количество оснований – 637966440, после Q20 531422274 или 3801619 ридов с длиной рида 167 оснований. При NGS наибольшее в пробах №26 – 462300870 и №43 – 445783702 оснований, после Q20 – 402972131, 388930635 и 3785275, 3580007 оснований, соответственно, с количеством ридов 531422274 и 3801619. При NGS мокроты в пробе №14 обнаружено наибольшее 948843875 нуклеотидов, после Q20 составило 866028302 с 7559881 ридами длиной 125 нуклеотидов. Суммарное количество секвенированных нуклеотидов на 540 чипе для WGS составило 9869560592 оснований или 71218270 рида. Для NGS культуры среднее количество оснований составило 141222790 и среднее количество ридов 1174796,071, для мокроты 156547537 и 1383925, соответственно.

Obtained results and novelty (in Kazakh) : Толық геномды WGS секвенирлеу тек 48 таза дақылға, ал таргеттік NGS қақырық пен таза дақылдарға жүргізілді. WGS секвенирлеу кезінде чиптің жүктемесі 96%, ал NGS 94% және 89% құрады. Негіздер саны бойынша: WGS – 12,7, NGS – 10,4 және 8,48 Гб құрады. WGS 143188911 рид алынды, оның ішінде сапасы төмен ридтер 12109553, поликоналды 49660399 және адаптер тізбегі 2888188, NGS-те 141493766 және 132805096 ридтер, сапасы төмен 11763981 және 18739797, поликоналды 46440432 және 31740262, 511316 және 6565548 адаптерлер алынды. Талдау жасау үшін келесі кітапханалар таңдалды: WGS үшін 78530771, NGS үшін 82778037 және 75759489 ридтер таңдалды. WGS кезінде тізбектердің ең көп саны №21 сынамада анықталды: негіздердің жалпы саны 637966440, Q20-дан кейін 531422274 немесе 3801619 рид құрайтын, ұзындығы 167 негіз анықталды. Ал NGS кезінде тізбектердің ең көп саны №26 462300870 және №43 445783702 сынамаларда анықталды, Q20 кейін 402972131, 388930635 және 3785275, 3580007 ридтер саны 531422274 және 3801619 құрайтын негіздер саны анықталды. NGS секвенирлеу кезінде №14 қақырық сынамасында ең үлкен 948843875 нуклеотид саны анықталды, Q20 кейін ұзындығы 125 нуклеотид 7559881 және 866028302 рид анықталды. WGS үшін 540 чип арқылы секвенирленген нуклеотидтердің жалпы саны 9869560592 негізден тұратын немесе 71218270 ридтен құрылды. NGS арқылы секвенирленген дақылдар үшін негіздердің орташа саны 141222790 және ридтердің орташа саны 1174796 құрады, қақырық үшін 156547537 негіздер және 1383925 рид құрады

The main constructive and technical economic indicators (in Russian) : Технология полногеномного (WGS) и таргетного NGS позволяют обнаруживать в исследуемых пробах 364 генов устойчивости к противомикробным препаратам в 31 классах антибиотиков, а также проводить таксономию всех исследуемых бактерий по 16S РНК и получать послеовательности полных геномов бактерий, что позволит провести сравнительный анализ генетических данных и данными классического диско-диффузионного метода.

The main constructive and technical economic indicators (in Kazakh) : Толық геномдық (WGS) және таргеттік NGS технологиясы зерттелетін үлгілерде антибиотиктердің 31 класында микробқа қарсы төзімділіктің 364 генін анықтауға, сондай-ақ зерттелетін барлық 16s РНҚ бактерияларының таксономиясын жүргізіп толық бактерия геномдарының тізбегін алуға мүмкіндік береді және де ол одан әрі генетикалық деректер мен классикалық дискілік-диффузия әдісінің деректерін салыстырмалы талдауға мүмкіндік береді.

Level of implementation (in Russian) : На данном этапе исследований внедрение не предусмотрено.

Level of implementation (in Kazakh) : Зерттеудің осы кезеңінде іске асыру қарастырылмаған.

Efficiency (in Russian) : По результатам выполнения проекта ожидается социально-экономический эффект, который заключается в корректировке лечения больных

Efficiency (in Kazakh) : Жобаның нәтижелері бойынша науқастарды емдеуді түзетуден тұратын әлеуметтік-экономикалық нәтиже күтілуде.

Field of application (in Russian) : Успешная реализация задач проекта позволит провести предварительную оценку возможностей генетических методов WGS и таргетного NGS для идентификации генов устойчивости к антибиотикам и идентификацию патогенов при пневмониях. Подходы NGS секвенирования могут расширить возможности эпиднадзора за УПП, поскольку ее можно применять к любому представляющему интерес патогену.

Field of application (in Kazakh) : Жоба міндеттерін сәтті орындау антибиотиктерге төзімді гендерін анықтау және пневмониядағы патогендерді анықтау үшін WGS генетикалық әдістерінің және таргеттік NGS мүмкіндіктерінің алдын ала бағалауына мүмкіндік береді. NGS секвенирлеу тәсілдері МҚТ эпидбақылау мүмкіндіктерін кеңейте алады, өйткені оны кез келген қызығушылық тудыратын патогенге қолдануға болады.