На конференции London Calling ранее в этом году мы услышали о потенциале метагеномного секвенирования Oxford Nanopore для быстрого и точного выявления респираторных патогенов всего за несколько часов. Используя несфокусированное секвенирование нуклеиновых кислот микроорганизмов в клинических исследовательских образцах, метод, разработанный Сетью клинической респираторной метагеномики NHS под руководством фонда NHS Foundation Trust Гая и Санкт-Томаса (Великобритания), позволяет быстро и одновременно обнаруживать бактерии, вирусы, грибки и паразиты. В настоящее время этот метод, не зависящий от конкретного патогена, разрабатывается и валидируется на нескольких площадках NHS по всей Великобритании. Он демонстрирует потенциал для существенного изменения подходов к выявлению инфекционных заболеваний и управлению ими в будущем. Однако борьба с инфекционными заболеваниями на этом не заканчивается.
Теперь группа исследователей и специалистов общественного здравоохранения использует те же метагеномные данные для защиты здоровья населения на национальном уровне. В этой статье вы узнаете, как данные секвенирования Oxford Nanopore передаются в Программу совместного анализа и надзора за метагеномом (mSCAPE) для помощи в защите от угрозы будущих пандемий.
Первая в своем роде сеть эпидемиологического надзора за патогенами
В 2024 году было объявлено о знаковом партнерстве между Oxford Nanopore Technologies, правительством Великобритании, UK Biobank и NHS England. Его цели включают создание «системы раннего предупреждения»: первой в своем роде системы эпидемиологического надзора за патогенами в реальном времени для мониторинга будущих вспышек инфекционных заболеваний. Геномный надзор за патогенами сыграл решающую роль в реагировании на COVID-19, позволив исследователям отслеживать его распространение и быстро выявлять значимые новые варианты по мере эволюции вируса SARS-CoV-2.
Цели партнерства также включают расширение применения анализа респираторной метагеномики, который помимо демонстрации клинического потенциала для характеристики инфекционных заболеваний также сможет быстро предоставлять данные для этой системы надзора.
В рамках этого панмикробного рабочего процесса исследователи на объектах британской NHS сначала экстрагируют ДНК и РНК из клинических респираторных образцов без необходимости трудоемкого культивирования или предварительных знаний о том, какие микроорганизмы они могут содержать. Затем они готовят библиотеки с помощью набора Rapid PCR Barcoding Kit и проводят секвенирование на GridION. После этого данные разделяются по двум совершенно разным путям.
Клинический потенциал и защита общественного здравоохранения — на основе одних и тех же данных
Для первого пути исследователи используют разработанный ими биоинформатический конвейер для точного выявления патогенов, присутствующих в этих смешанных микробных образцах в режиме реального времени, причем первые практически применимые результаты готовы примерно через шесть часов, а не через дни или недели, часто требуемые при использовании множества устаревших методов. Помимо идентификации, данные также выявляют гены устойчивости к противомикробным препаратам (AMR) и обеспечивают детальную геномную характеристику, демонстрируя будущий потенциал для назначения эффективного лечения и контроля за применением противомикробных препаратов. Сеть клинической респираторной метагеномики NHS стремится получить аккредитацию клинических лабораторий по стандарту ISO 15189 для этого метода по мере его внедрения.
Второй путь — это сфера применения mSCAPE. Запущенная в 2025 году программа под руководством Агентства по безопасности в сфере здравоохранения Великобритании (UKHSA) объединяет консорциум NHS и академических институтов, включая Сеть клинической респираторной метагеномики NHS.
Анонимизированные метагеномные данные из этого и других источников загружаются через платформу обмена данными mSCAPE.CLIMB с использованием той же базовой вычислительной инфраструктуры, которая применялась для надзора за COVID-19 в Великобритании. В этой пилотной программе исследователи и группы общественного здравоохранения изучают возможности использования этих многомерных данных для выявления патогенов, которые могут представлять будущую пандемическую угрозу. По состоянию на июль 2026 года платформа mSCAPE обработала наборы данных из более чем 6000 клинических исследовательских образцов, почти половина из которых поступила напрямую из NHS.
Ни один микроорганизм не останется незамеченным
Зачем использовать данные метагеномного нанопорового секвенирования для этой задачи? Во-первых, ключевое значение имеет время выполнения анализа. Выступая на вебинаре UKHSA, доктор Мира Чанд (UKHSA) подчеркнула трудности поддержания темпа при быстрых вспышках, требующих сочетания глобальной информации о циркулирующих патогенах и оценки риска и масштаба потенциальных вспышек в Великобритании. Напротив, как пояснила Мира, благодаря интеграции регулярного, своевременного геномного надзора за патогенами на национальном уровне такие предварительные знания не требуются. Вместо этого любые необычные циркулирующие патогены могут быть идентифицированы, оценены на предмет риска и взяты под наблюдение — вовремя для принятия мер общественного здравоохранения по сдерживанию их распространения в случае необходимости. Интеграция быстрых рабочих процессов нанопорового секвенирования непосредственно в клинические исследования обеспечивает этот быстрый поток данных.
Другим важнейшим элементом является сама природа данных метагеномного нанопорового секвенирования. Длинные нанопоровые чтения обеспечивают точное обнаружение даже близкородственных микробных штаммов из смешанных образцов, а также генов AMR. Идентификация не ограничивается только культивируемыми микроорганизмами или панелями заранее выбранных микроорганизмов, как в целевых тестах. Вместо этого такой панмикробный подход позволяет исследователям обнаруживать сезонные, редкие и потенциально опасные патогены, которые в противном случае могли бы быть упущены.
Помимо клинического потенциала, этот непредвзятый подход имеет решающее значение для выявления редких или новых микроорганизмов, которые могут распространиться до эпидемического или пандемического уровня. Исследователи, использующие метод респираторной метагеномики, уже выявили вирусы гриппа C, которые ранее считались редкими у людей и на которые не проводится ПЦР-тестирование, а также зоонозные перескоки, включая птичий парамиксовирус и Chlamydia psittaci.
Выступая на вебинаре UKHSA, проф. Николас Ломан (Бирмингемский университет, геномика общественного здравоохранения, UKHSA) подчеркнул важность «быстро адаптирующейся» сети mSCAPE для готовности к пандемиям. Объединяя экспертов по секвенированию, биоинформатиков и специалистов общественного здравоохранения, платформа уже предоставляет поток метагеномных данных в реальном времени и информацию о патогенах, вызывающих серьезную озабоченность. По мере дальнейшего развития пилотной программы команда также планирует интегрировать экологические пробы из таких источников, как сточные воды воздушных судов, чтобы еще больше расширить ее охват.
Этот метагеномный подход демонстрирует потенциал будущего, в котором борьба с инфекционными заболеваниями ведется по трем фронтам: быстрая идентификация и лечение инфекций в клинических условиях, эффективный контроль за применением противомикробных препаратов для борьбы с угрозой лекарственно-устойчивых организмов и, наконец, мониторинг потенциальных вспышек с помощью комплексной совместной сети эпидемиологического надзора за патогенами. В совокупности эти усилия обладают потенциалом для решения проблемы бремени инфекционных заболеваний в национальном масштабе.
Хотите узнать больше?
Узнайте о потенциале метагеномного секвенирования для защиты общественного здравоохранения в нашей белой книге: Обеспечение будущего геномного надзора за патогенами с помощью секвенирования Oxford Nanopore.
Узнайте о быстром методе, разработанном Сетью респираторной метагеномики NHS: Выявление панмикробных патогенов за считанные часы с помощью метагеномного секвенирования.
Продукция Oxford Nanopore Technologies предназначена для исследовательских целей (RUO). Продукты с маркировкой/брендом OND могут быть предназначены для исследовательских целей (RUO) или регулироваться как устройства для диагностики in vitro в некоторых юрисдикциях.
- Snell, L.B. and Alcolea-Medina, A. Внедрение клинической метагеномики в диагностические протоколы NHS. Презентация. Доступно по адресу: https://nanoporetech.com/resources/document-repository/resource-centre/embedding-clinical-metagenomics-into-nhs-diagnostic-pathways-lc26 (2026) [Дата обращения: 16 октября 2026 г.]
- Alcolea-Medina, A. et al. Унифицированный метагеномный метод для быстрого обнаружения микроорганизмов в клинических образцах. Commun. Med. 4(1):135 (2024). DOI: https://doi.org/10.1038/s43856-024-00554-3
- mSCAPE. https://mscape.climb.ac.uk/ [Дата обращения: 05 октября 2026 г.]
- Oxford Nanopore Technologies. Oxford Nanopore объявляет о знаковом партнерстве с правительством Великобритании для продвижения инноваций в здравоохранении на основе геномики в Великобритании. https://nanoporetech.com/news/oxford-nanopore-announces-landmark-uk-government-partnership-to-advance-genomics-driven-healthcare-innovation-in-the-uk (2024) [Дата обращения: 05 октября 2026 г.]
- Правительство Соединенного Королевства. UKHSA запускает новый метагеномный эпиднадзор для обеспечения безопасности здоровья. https://www.gov.uk/government/news/ukhsa-launches-new-metagenomic-surveillance-for-health-security (2025) [Дата обращения: 05 октября 2026 г.]
- Всемирная организация здравоохранения. Геномное секвенирование SARS-CoV-2: руководство по внедрению для максимального воздействия на общественное здравоохранение. Доступно по адресу: https://www.who.int/publications/i/item/9789240018440 (2021) [Дата обращения: 16 октября 2026 г.]
- Облачная инфраструктура для микробной биоинформатики (CLIMB). https://www.climb.ac.uk/ [Дата обращения: 07 октября 2026 г.]
- Правительство Соединенного Королевства. Стратегический документ — Стратегия биологической безопасности Великобритании: отчет о реализации, июль 2025 г. – июль 2026 г. https://www.gov.uk/government/publications/uk-biological-security-strategy-implementation-report-july-2025-july-2026/uk-biological-security-strategy-implementation-report-july-2025-july-2026 (2026) [Дата обращения: 16 октября 2026 г.]
- Hopkins, S., Chand, M., and Loman, N. UKHSA представляет: геномика патогенов. Презентация. Доступно по адресу: https://www.gov.uk/guidance/ukhsa-presents (2025) [Дата обращения: 05 октября 2026 г.]
