高度なリボタイピング技術は、研究者が致命的な病気を追跡するのに役立ちます

by REVOLUSYNAPSE
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モンタナ州立大学微生物学および細胞生物学科の主任研究員および准教授であるセスウォークへのインタビュー

画像クレジット:Promega Corporation

あなたの経歴と研究の興味について簡単に紹介していただけますか?

私は2012年にモンタナ州立大学に入学し、現在は同大学の准教授兼ウォークラボの責任者を務めています。 現在非常に人気のある分野であるヒト腸内細菌叢に興味があります。

微生物生態学の分野におけるいくつかの基本的な研究の質問、たとえば腸内に住む生物とそれらが宿主(私たち)とどのように相互作用するか、そして感染症と抗菌性病原体に関連する質問を研究します腸。

私たちは他のグループ、たとえば炎症性腸疾患を調査し、宿主と病原体の相互作用を確立しようとしているパートナーと協力しています。

また、発生を追跡し、治療に耐性がある可能性のある新たに出現したクローンを監視するツールを開発することを目的として、病原体が病院内でどのように循環するかを調査するさまざまなプロジェクトがあります。

私たちが興味を持っている主な病原体の1つは クロストリジウム・ディフィシル。 このグラム陽性菌は、米国で院内感染の最も一般的な原因であり、高い罹患率と死亡率を伴う重度の胃腸疾患を引き起こす可能性があります。

細菌の疫学は常に変化しているので、異なるものを区別するためのツールが本当に必要です C.ディフィシル 株。

クロストリジウム・ディフィシルのマッピング:高度なリボタイピング技術は、研究者が致命的な病気を追跡するのに役立ちます

画像クレジット:Promega Corporation

これらの「ツール」とは何か、そしてそれらをどのように使用できるかを説明できますか?

私たちは分離株を特徴づけるための低コストのツールを開発し、科学界の他の人々の仕事を容易にするためのデータベースを構築しています。 のマウスモデルも使用しています C.ディフィシル この病原体がどのように広がるか、そしてどのような要因が病気を予防するために重要であるかを理解すること。

病院レベルでは、分離株を「タイプ」して、それらの遺伝的および表現型の多様性を測定する必要があります。 リボタイピングと呼ばれる分子技術を使用してツールを開発しました。 C.ディフィシル リボソームRNA(rRNA)をコードする遺伝子周辺の遺伝情報に基づいています。

この情報は、それらの系統発生的関係について教えてくれます。 それらがどれほど密接に関連しているか、そして新しい亜種が出現しているかどうか。

リボタイピングツールは、臨床診断および感染管理に使用して、さまざまな病原性株が病院内をどのように移動しているか、および発生が再発株によるものか新しい株によるものかを確認できます。

耐性サーベイランスは、新しい抗生物質の開発を支援するために、臨床コミュニティと研究コミュニティの両方にとって最優先事項でもあります。 感染管理の場合、菌株のタイピングは迅速でなければなりません。そこで、ハイスループットの蛍光ポリメラーゼ連鎖反応(PCR)リボタイピングツールが役立ちます。

蛍光PCRリボタイピングはどのように機能し、なぜ他の技術よりもこの方法を使用するのですか?

PCRリボタイピング は、特定の同定のための低コストのゲルベースのジェノタイピングアッセイです。 C.ディフィシル 系統。 これは、16SrRNAと23SrRNAをコードする遺伝子の長さの違いを約11個のrRNAをコードするオペロンで定量化します。 C.ディフィシル ゲノム。

蛍光標識されたPCRプライマーを使用し、サンガースタイル(キャピラリーベース)のシーケンスでアンプリコンのサイズを決定することにより、蛍光PCRリボタイピングは元のリボタイピング技術を改善し、私たちの研究室は同様のアプローチを開発し、それをに適用しました C.ディフィシル。

マルチローカスシーケンスタイピング(MLST)やゲノムシーケンシングなどのシーケンスベースの方法は、ゲルベースおよび現在のキャピラリーベースの方法と比較して費用がかかります。 一般的なゲルベースの方法には、パルスフィールドゲル電気泳動(PFGE)と制限エンドヌクレアーゼ分析(REA)のタイピングが含まれますが、結果のデータは研究所間で移植できません。

データの移植性は疫学研究にとって特に重要であり、世界中の病気の症例間でリンクを作成し、出現のパターンを迅速に特定することができます。 標準化された蛍光PCRリボタイピングプロトコルの移植性と費用対効果を実証する多施設共同研究を実施しました。1

4つの異なるラボと3つの異なるシーケンスセンターが非常に正確で正確を実現しました C.ディフィシル 私たちのプロトコルと一元化されたデータベースを使用したリボタイプの識別。 移植性にとって本当に重要なのは、ラボが「共通言語」を話すことです。 同じ命名規則と同じプラットフォームおよびデータベースを使用すると、情報ははるかに広範囲に伝わる可能性があります。

データベースはどのような役割を果たしますか C.ディフィシル リボタイピング?

私たちはデータベースを構築してきました C.ディフィシル 約10年間のリボタイプであり、現在123のリボタイプが含まれており、オンラインで無料で入手できます。 キャピラリー電気泳動(CE)シーケンサーで蛍光PCRリボタイピングを使用して世界中の臨床サンプルを実行しており、特定された菌株をデータベース内の参照とすばやく照合できます。

他のラボがリボタイプの識別を参照データベースと比較し、パターンが以前に名前が付けられたものと一致するかどうかを確認できるようにする必要があります C.ディフィシル リボタイプ、または将来の研究のためにデータベースに簡単に追加できる新たに同定された株。

最近、Rでソフトウェアパッケージを開発して、CEデータを迅速に分析しました。このパッケージでは、ユーザーは生データファイルを入力および解析し、1つの簡単なワークフローで未知のクエリと参照データベース間の類似性メトリックを取得できます。

当初は、独自のデータベースとソフトウェアを最新の状態に保つ他の企業に依存していましたが、現在は、受信したすべての生データファイルを分析してトラブルシューティングすることができます。 パイプラインは、他のCEベースのデータベースに合わせて調整することもできます。これに限定されません。 C.ディフィシル。

シーケンサーの選択は、蛍光PCRリボタイピングパイプラインにどのように影響しますか?

CEによるサンガーシーケンシングは実証済みのテクノロジーであり、現在、ほとんどすべてのラボに収まるほど小さなフットプリントで機器が存在します。これらの実験を実行するために、大規模なシーケンシングセンターや医療機関と提携する必要はありません。 サンプルを出荷して結果を待つ手間とコストを排除することは、シーケンスを社内に持ち込むことのもう1つの利点です。

他のより大きなシーケンサーは、機器のオーバーヘッドが大きいために廃止されています。 全ゲノムシーケンスに移行している大規模なコアセンターでは、コスト回収の方程式がうまく機能していません。 これらの設定では、より小さな機器がより適切になる可能性があります。

最近、PromegaのSpectrum Compact CEシステムの使用を開始し、この機器のプロトコルを最適化しました。これにより、コストを抑え、以前よりもはるかに迅速に作業を現場で利用できるようになりました。

Spectrum Compactを利用できるようにすることで、 C.ディフィシル 公共サービスをデータベース化し、現場のコストを抑える。 最終的には、データベースが他のグローバルデータベースと互換性を持つことを望んでいます。

リボタイピングと臨床疫学の将来はどうなると思いますか?

これは、ツールキットに別のツールを追加することです。 私は信じている 蛍光PCRリボタイピング 特定の菌株がどのように C.ディフィシル そして他の病原体は病院全体に広がっています。 この方法は非常に迅速であるため、これは感染管理の実践にとって真のゲームチェンジャーになる可能性があると思います。

この技術が重要な価値を持つ可能性のある他の分野は、臨床医が症例が再発するかどうかを確認できるようにすることです。 患者が再発し始めたら C.ディフィシル 病気、彼らはしばしば何度も再発することになり、それからそれは非常に異なる臨床シナリオになります。

彼らが新しい菌株を拾っている場合、彼らの微生物叢はまだ影響を受けやすい C.ディフィシル 以前の感染から戻ってきた株があるかどうかと比較して、感染。 それらが完全な除染を必要とする彼ら自身の環境から再び汚染されているか、または病原体が最初の治療ラウンド中に殺されなかったので、代替の治療戦略が必要かもしれません。

将来がどうなるかというと、この方法がどのように機能するかを人々が見れば、私は思います C.ディフィシル、彼らはおそらくそれを彼らの病院や施設の特定のニーズに適応させるでしょう。 PCRベースの方法は、他の感染症にも非常に適応します。 それは私たちが感染症の疫学の脈動を把握し、うまくいけば将来の発生を把握するのに役立ちます。

Walk Labの詳細とソフトウェアのダウンロードについては、次のWebサイトをご覧ください。 https://thewalklab.com/

プロメガのSpectrumCompactの詳細については、次のWebサイトをご覧ください。 www.promega.com/SpectrumCompact

参考文献

  1. Martinson JNV、Broadaway S、Lohman E、他蛍光PCRリボタイピングプロトコルの移植性とコストの評価 クロストリジウム・ディフィシル 疫学。 J Clin Microbiol、2015; 53(4):1192-1197

プロメガコーポレーションについてプロメガコーポレーション

ゲノミクス、タンパク質分析と発現、細胞分析、創薬、遺伝的アイデンティティの分野をカバーする3,000以上の製品のポートフォリオで、 プロメガ は、学術、産業、政府の環境で生命科学者に革新的なソリューションと技術サポートを提供する世界的なリーダーです。

プロメガ製品は、生物学的プロセスについて基本的な質問をしている生命科学者や、科学的知識を応用して病気の診断と治療を行い、新しい治療法を発見し、遺伝学とDNA検査を使用して人間を特定する科学者によって使用されます。




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