The object of research, development or design (in Russian) : Респираторные вирусы человека

The object of research, development or design (in Kazakh) : Адамның респираторлық вирустары

Aim of work (in Russian) : Целью проекта является изучение вирусного разнообразия верхних дыхательных путей человека методом секвенирования нового поколения (NGS) при острых респираторных вирусных инфекциях, идентификация возбудителей, включая редкие, зоонозные, бессимптомные и ранее не встречающиеся вирусы, и оценка данных биоинформатики для практического применения в борьбе с инфекционными болезнями человека

Aim of work (in Kazakh) : Жобаның мақсаты жедел респираторлық вирустық инфекциялар кезінде жаңа буындағы секвенирлеу (NGS) әдісімен адамның жоғарғы тыныс жолдарының вирустық әртүрлілігін зерттеу, сирек кездесетін, зоонозды, симптомсыз және бұрын кездеспеген вирустарды қоса алғанда қоздырғыштарды сәйкестендіру және адамның инфекциялық ауруларымен күресте практикалық қолдану үшін биоинформатика деректерін бағалау

Методы исследования (на русском) : Концентрацию библиотек для секвенирования определяли количественным ПЦР набором Ion Library TaqMan Quantitation Kit. Подготовленные библиотеки объединяли в пулы, добавляли баркоды и загружали в прибор Ion Chef. Секвенирование проводили на чипе Ion 530 Chip. Для первоначального анализа была использована программа Ion Torrent Server. Секвенированные последовательности в форматах bam и fastq были использованы для сборки контигов и таксономического анализа Для анализа были взяты последовательности с длиной более 50 нуклеотидов и качеством (Phred quality) > 20. Данная фильтрация была проведена с использованием программы Trimmomatic. Следующим этапом было удаление нуклеотидных последовательностей, принадлежащих человеку, бактериям и рРНК. Данная работа была проведена с использованием программы BWA и референтных последовательностей для человека, бактерий и рРНК. С non-host (не принадлежащими человеку) последовательностями проводили сборку контигов de novo. Для этого были использованы следующие ассемблеры — IDBA_UD, SPAdes (metaSPAdes), MEGAHIT. Для таксономической классификации были использованы программы gottcha, gottcha2, metaphlan, bwa, kraken2 - основанные на алгоритме blastn, megablast и diamond - на алгоритме blastx.

Методы исследования (на казахском) : Кітапханалардың концентрациясын Ion Library TaqMan Quantitation Kit сандық ПТР жиынтығы мен анықтадық. Дайындалған кітапханаларды біріктіріп, баркодтарды қосып оны кейін секвенирлеу үшін, чиптерді дайындайтын Ion Chef құралына жүктедік. Секвенирлеу Ion 530 Chip чипінде жүргізілді. Бастапқы талдау үшін Ion torrent Server бағдарламасы қолданылды. Bam және fastq форматтарындағы секвенирленген тізбектер контигтерді құрастыру және таксономиялық талдау үшін пайдаланылды. Талдау үшін ұзындығы 50 нуклеотидтен асатын және сапасы (Phred quality) > 20 болатын тізбектер алынды. Бұл сүзу Trimmomatic бағдарламасын қолдана отырып жүргізілді. Келесі қадам адамдарға, бактерияларға және рРНҚ-ға жататын нуклеотидтер тізбегін жою болды. Бұл жұмыс BWA бағдарламасы мен адамдарға, бактерияларға және рРНҚ-ға арналған референттік тізбектерді қолдану арқылы жүзеге асырылды. Non-host (адамға тиесілі емес) тізбектерімен de novo контигтерін құрастыру жүргізілді. Ол үшін келесі ассемблерлер қолданылды — IDBA_UD, SPAdes (mtaSPAdes), MEGAHIT. Таксономиялық жіктеу үшін gottcha, gottcha2, metaphlan, bwa, kraken2 – blastn алгоритміне негізделген, megablast және diamond – blastx алгоритміне негізделген бағдарламалар пайдаланылды.

Obtained results and novelty (in Russian) : За отчетный период секвенированы 50 проб на 6 чипах. Чип №3 показал загруженность 79% с общим количеством оснований 1,69 G и 9575093 ридов. Для чипов №4, 5 и 6 загруженность составляла 18%, 29% и 88%, общее количество оснований 895192, 1112546 и 366742, соответственно. Загруженность чипа №7 составила 86% с количеством оснований 1,95G и количеством ридов 7612978. Максимальное количество ридов на одну пробу составило 1303150. Загруженность чипа №8 составляла 91% с 2,0 G оснований и 7746775 ридов. Анализ полученных последовательностей показало в пробах человеческие нуклеиновых кислот (от 2% до 87%). Присутствие рРНК варьировал от 0,05% до 53%. Наличие других последовательностей (не хозяина) показало до 98%. На отчетный период имеются данные по выявлению последовательностей нуклеиновых кислот респираторных вирусов, в частности rhinovirus, human respirovirus, adenovirus и другие. Проведен анализ последовательностей риновируса. Построено филогенетическое дерево с использованием метода максимального правдоподобия и бутстрап 500 в программе MEGA. Таким образом в пробах № 11, 14, 75, 78, 87 и 109 выявлен human rhinovirus A. Проводится сборка и анализ последовательностей парагриппа, аденовируса и других респираторных вирусов. В процессе исследований также выявлены бактериофаги респираторных бактерий человека. Работы в данном направлении продолжаются.

Obtained results and novelty (in Kazakh) : Есепті кезеңде 6 чипте 50 сынама секвенирленді. №3 чип жалпы негіздік саны 1,69 G және 9575093 ридпен 79% жұмыс жүктемесін көрсетті. № 4, 5 және 6 чиптер үшін жүктеме 18%, 29% және 88% құрады, негіздердің жалпы саны 895192, 1112546 және 3667426. №7 чиптің жүктелуі 86% құрады, жалпы негіздер саны 1,95 G. жалпы ридтер саны 7612978. Бір сынамаға алғанда ридтердің ең көп саны 1303150 құрады. №8 чиптің жүктелуі 2,0 G негіздер мен 7746775 рейдтер мен 91% құрады. Тізбектерді талдау кезінде сынамаларда адамның нуклеин қышқылдары (2%-дан 87%-ға дейін) бар екендігі анықталды. рРНҚ-ның саны 0,05%-дан 53% арасында болды. Басқа тізбектердің (non-host) болуы 98%-ға дейін көрсетті. Есепті кезеңде әртүрлі респираторлық вирустардың rhinovirus, human respirovirus, adenovirus және т.б. нуклеин қышқылдарының тізбектерін анықтау бойынша деректер бар. Риновирустың тізбектері бойынша мәліметтерге талдау жасалды. Филогенетикалық ағаш MEGA бағдарламасындағы максималды ықтималдық әдісі және бустрап 500 әдісі арқылы құрылды. Осылайша, № 11, 14, 75, 78, 87 және 109 сынамаларда human rhinovirus A анықталды. Парагрипп, аденовирус және басқа респираторлық вирустар тізбегін құрастыру және талдау жүргізіліп жатыр. Зерттеу барысында адамның тыныс алу бактерияларының бактериофагтары да анықталды. Осы бағыттағы жұмыстар жалғасуда.

The main constructive and technical economic indicators (in Russian) : Технология NGS секвенирования позволяет проводить нецелевую масштабную амплификацию нуклеиновых кислот и его последующего секвенирования, что позволяет получить генетическую информацию по всем типам вирусов, а также при необходимости бактерий, прочих микроорганизмов и ДНК хозяина.

The main constructive and technical economic indicators (in Kazakh) : NGS секвенирлеу технологиясы нуклеин қышқылдарын мақсаттан тыс кең ауқымды күшейтуге және оның кейіннен секвенирленуіне мүмкіндік береді, бұл вирустардың барлық түрлері үшін, сондай-ақ қажет болған жағдайда бактериялар, басқа микроорганизмдер және иесі ДНҚ үшін генетикалық ақпаратты алуға мүмкіндік береді.

Level of implementation (in Russian) :

Level of implementation (in Kazakh) :

Efficiency (in Russian) : Данный проект является фундаментальным и эффективностью результатов может быть выявление вирусных угроз и предоставление данных по существующим вирусам для принятия мер общественного здравоохранения против будущих пандемий.

Efficiency (in Kazakh) : Бұл жоба іргелі болып табылады және нәтижелердің тиімділігі вирустық қауіптерді анықтау және болашақта пандемияға қарсы қоғамдық денсаулық сақтау шаралары үшін бар вирустар туралы деректерді беру болуы мүмкін.

Field of application (in Russian) : Фундаментальные данные дадут реальную картину разнообразия респираторных вирусных инфекций у человека и стать основой для совершенствования противоэпидемиологических и профилактических мероприятий для служб здравоохранения

Field of application (in Kazakh) : Негізгі деректер адамдардағы респираторлық вирустық инфекциялардың алуан түрлілігінің нақты бейнесін береді және денсаулық сақтау саласындағы эпидемиологиялық және профилактикалық шараларды жетілдіруге негіз болады.