نظارت مبتنی بر ژنوم امید جدیدی را در مبارزه با عفونت های مرتبط با مراقبت های بهداشتی ارائه می دهد

حجم زیادی از داده های با کیفیت بالا را می توان با توالی یابی ژنومی باکتریایی با توان بالا ایجاد کرد. پیشرفت‌های همزمان در فناوری توالی‌یابی و بیوانفورماتیک، استفاده از ژنومیک را برای تجزیه و تحلیل شیوع و انجام نظارت گسترده‌تر بر سلامت عمومی آسان‌تر کرده است.

اخیرا ژنومیک میکروبی این مطالعه پاتوژن‌های اصلی مرتبط با مراقبت‌های بهداشتی را در نظر می‌گیرد و اولویت‌های سلامت عمومی فعلی و آینده مربوط به این میکروارگانیسم‌ها را مورد بحث قرار می‌دهد. محققان همچنین در مورد چالش‌های مرتبط با نظارت بر عفونت‌های مرتبط با مراقبت‌های بهداشتی (HAI) و نحوه استفاده از فناوری برای کاهش بار بهداشت عمومی ناشی از HAI بحث می‌کنند.

مطالعه: ارتقای نظارت پاتوژن بیمارستانی به سطح بعدی. اعتبار تصویر: janews / Shutterstock.com

چشم انداز نظارت پاتوژن

معرفی روشی بسیار قابل اعتماد، مقرون به صرفه، سریع و قابل استانداردسازی مبتنی بر ژنوم، نظارت بر پاتوژن را متحول کرد. توالی یابی ژنوم و تجزیه و تحلیل داده ها مقیاس پذیرتر شده اند و امکان ارزیابی داده های بدون فرضیه را فراهم می کنند. توالی‌یابی ژنومی با توان بالا می‌تواند مسیرهای انتقال را از مجموعه‌های ایزوله آینده نگر، بزرگ و عرضی روشن کند.

در سطح جهانی، گروه‌های کاری میان رشته‌ای مانند مرکز اروپایی پیشگیری و کنترل بیماری (ECDC) و سازمان غذا و داروی ایالات متحده (FDA) مقالاتی را منتشر کرده‌اند که مقیاس‌پذیری نظارت بر بیماری‌ها و پاتوژن ژنومی را با استفاده از فناوری توالی‌یابی ژنومی بالا نشان می‌دهد.

با این وجود، چالش‌هایی با توالی‌یابی کل ژنوم (WGS) وجود دارد که بسیاری از آنها به دلیل مهارت‌های تحلیلی و فنی مورد نیاز برای پردازش و ارزیابی این نمونه‌ها است.

مطالعات اخیر سعی در ایجاد و ایجاد ظرفیت برای نظارت ژنومی داشته است. علاوه بر این، رویکردهای فن‌آوری جدیدی مانند یادگیری ماشینی برای پیش‌بینی مقاومت ضد میکروبی (AMR) توسعه یافته‌اند.

بیماری همه گیر کروناویروس 2019 (COVID-19) ارزش بهداشت عمومی اپیدمیولوژی ژنومی را بیشتر برجسته کرد. متعاقباً، سرمایه‌گذاری‌های بین‌المللی در مقیاس بزرگ در ظرفیت توالی‌یابی و دیجیتالی‌سازی زیرساخت‌های نظارتی انجام شده است.

شبکه های مشترک آموزشی طولانی مدت در آفریقا و آمریکای جنوبی نیز به ثمر نشسته اند، همانطور که داده های توالی تولید شده در این کشورها در طول همه گیری نشان می دهد.

توالی خوانی کوتاه و بلند

نظارت بر سلامت عمومی پاتوژن های مراقبت های بهداشتی عمدتاً شامل نظارت بر مقاومت ضد میکروبی آنها (AMR) است که ممکن است به صورت افقی یا کلون پخش شود. تلاش‌های پایش ژنومی باید هر دو مسیر انتشار را زیر نظر داشته باشد.

عوامل تعیین کننده AMR عموماً توسط پلاسمید منتقل می شوند و توسط توالی های بسیار تکراری احاطه شده اند که نمی توانند به راحتی تنها با داده های توالی خوانی کوتاه جمع آوری شوند. عناصر ژنتیکی متحرک (MGEs) و پلاسمیدهای مقاوم به آنتی بیوتیک ساختارهای پیچیده ای هستند که بازسازی آنها با استفاده از داده های توالی خوانی کوتاه دشوار است. توالی خواندن طولانی می تواند بر این محدودیت غلبه کند. با این حال، با هزینه های بالاتر و نیازهای محاسباتی بیشتر همراه است.

تجزیه و تحلیل داده های پس از توالی

ضروری است که داده های تولید شده توسط توالی یابی ژنومی از نظر کیفیت قبل از استفاده در هر گونه تجزیه و تحلیل پایین دستی مورد ارزیابی قرار گیرند. گردش کار Numeros در حال حاضر در دسترس است، از جمله راه حل های تجاری مانند EPISEQ و AREScloud.

با این حال، این راه حل های تجاری، با وجود کاربرپسند بودن، برای همه برنامه ها مناسب نیستند، زیرا معمولاً برای برنامه های خاص طراحی شده اند. بنابراین، گردش کار گزارش دهی ساده با دسترسی آزاد می تواند نظارت ژنومی را به میزان قابل توجهی افزایش دهد.

علاوه بر نرم افزار، آموزش میکروبیولوژیست های آزمایشگاهی و استانداردسازی ابزار ضروری است، زیرا کاربران باید بتوانند بر اساس نتایج خود استنتاج بصری انجام دهند. کنسرسیوم‌های تحقیقاتی بزرگ مانند COMPARE فعالیت‌های عملی و آموزشی مختلفی را در مورد کاربردهای توالی‌یابی با توان عملیاتی بالا برای جامعه کاربران بزرگ‌تر ارائه می‌دهند.

پلتفرم‌های اختصاصی که بارگذاری داده‌های خام و ابرداده‌های مربوطه را امکان‌پذیر می‌سازد نیز مورد نیاز است. این امر به ویژه با توجه به حجم زیادی از داده هایی که در سطوح محلی و منطقه ای تولید می شود بسیار مهم است.

کرنش و اشتراک فعال نیز باید مطابق با اصول علم باز ترویج شود. نمونه هایی از پلتفرم های موجود BIGSdb، Pathogenwatch و Enterobase هستند.

همه‌گیری COVID-19 کاربرد این رویکرد را برای درک اینکه آیا برخی از انواع به صورت محلی محدود شده‌اند یا بخشی از یک شبکه انتقال بزرگ‌تر را تشکیل می‌دهند، نشان داد. این راهبردهای مداخله آگاهانه با هدف کاهش شیوع ویروس انجام شد.

علاوه بر تولید و تجزیه و تحلیل داده ها، ذخیره سازی طولانی مدت داده ها باید به دقت مورد توجه قرار گیرد. یک راه حل بالقوه برای مسئله ذخیره سازی داده ها می تواند رسوب خواندن های خام و ابرداده های مرتبط در مخازن عمومی باشد که متعاقباً می تواند برای تجزیه و تحلیل های مبتنی بر جمعیت گسترده استفاده شود.

نتیجه گیری

در دهه گذشته، چندین تلاش برای توسعه نظارت مبتنی بر ژنوم در سطح جهانی انجام شده است. همه‌گیری COVID-19 باعث تولید و انتشار سریع تحلیل‌ها در سراسر کشورها برای اطلاع‌رسانی به تصمیم‌گیری سیاسی در زمان واقعی شد.

انتشار پاتوژن یا AMR می‌تواند برای سال‌ها غالب باشد، اگر مورد توجه قرار نگیرد یا راهبردهای پیشگیری و کنترل مؤثرتر باشد. از منظر بهداشت عمومی، تمرکز نظارت بر پاتوژن بیمارستانی، تا حد زیادی، نظارت AMR است، که نیاز به پذیرش بیشتر توالی خوانی طولانی دارد.

در آینده، چالش پایش مبتنی بر ژنوم، انتقال از مطالعات توصیفی به پایش پاتوژن‌های پیش‌بینی‌کننده و بلادرنگ خواهد بود.