Identification of pathogenic bacterial species using nanopore whole-genome sequencing

Result code in IS VaVaI

<a href="https://www.isvavai.cz/riv?ss=detail&h=RIV%2F70565813%3A_____%2F25%3AN0000021" target="_blank" >RIV/70565813:_____/25:N0000021 - isvavai.cz</a>

Result on the web

—

DOI - Digital Object Identifier

—

Result language

čeština

Original language name

Identifikace patogenních bakteriálních druhů metodou nanopórového celogenomového sekvenování

Original language description

Identifikace bakteriálních patogenů je založena na technice nanopórového celogenomového sekvenování, při níž je vzorek DNA působením motorových proteinů s helikázovou aktivitou (rozvinutí dvouřetězcové DNA do jednořetězcové molekuly), které kontrolují rychlost translokace, transportován nanopórovým kanálem v membráně oddělující dvě elektrolytem naplněné komory. Při průchodu jednořetězcové DNA nanopórem v membráně, na níž je vloženo napětí, narušují jednotlivé nukleotidy elektrický proud a produkují charakteristický elektrický signál. Různé nukleotidy ovlivňují iontový proud odlišně a vytvářejí jedinečné změny signálu díky své hmotnosti a elektrickým vlastnostem. Tyto signály jsou detekovány a interpretovány k určení sekvence nukleotidů. Získané sekvence jsou následně počítačově složeny do celého genomu (assembling), vyčištěny pro eliminaci náhodných chyb vzniklých v průběhu sekvenování (data polishing) a identifikace je provedena na základě komparace s referenčními genomovými databázemi. Program Basic Local Alignment Search Tool (BLAST) hledá oblasti lokální podobnosti mezi sekvencemi, porovnává nukleotidové sekvence s databázemi sekvencí a vypočítává statistickou významnost shod.

Czech name

Identifikace patogenních bakteriálních druhů metodou nanopórového celogenomového sekvenování

Czech description

Identifikace bakteriálních patogenů je založena na technice nanopórového celogenomového sekvenování, při níž je vzorek DNA působením motorových proteinů s helikázovou aktivitou (rozvinutí dvouřetězcové DNA do jednořetězcové molekuly), které kontrolují rychlost translokace, transportován nanopórovým kanálem v membráně oddělující dvě elektrolytem naplněné komory. Při průchodu jednořetězcové DNA nanopórem v membráně, na níž je vloženo napětí, narušují jednotlivé nukleotidy elektrický proud a produkují charakteristický elektrický signál. Různé nukleotidy ovlivňují iontový proud odlišně a vytvářejí jedinečné změny signálu díky své hmotnosti a elektrickým vlastnostem. Tyto signály jsou detekovány a interpretovány k určení sekvence nukleotidů. Získané sekvence jsou následně počítačově složeny do celého genomu (assembling), vyčištěny pro eliminaci náhodných chyb vzniklých v průběhu sekvenování (data polishing) a identifikace je provedena na základě komparace s referenčními genomovými databázemi. Program Basic Local Alignment Search Tool (BLAST) hledá oblasti lokální podobnosti mezi sekvencemi, porovnává nukleotidové sekvence s databázemi sekvencí a vypočítává statistickou významnost shod.

Type

N_metA - Methodology accredited and procedures by the authorised body

CEP classification

—

OECD FORD branch

10606 - Microbiology

Project

<a href="/en/project/VC20232025008" target="_blank" >VC20232025008: Identification, verification and typing of new high risk biological agents</a><br>

Continuities

P - Projekt vyzkumu a vyvoje financovany z verejnych zdroju (s odkazem do CEP)

Publication year

2025

Confidentiality

S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů

Internal product ID

B-SEQ-01

Regulation ID

223/2025

Technical parameters

Přínosem je zvýšení kvality nástrojů pro kontrolní a rozhodovací činnost při výkonu státní správy se zaměřením na zvyšování bezpečnosti státu, založených na vývoji nových, popř. inovovaných metod identifikace, verifikace a typizace vysoce rizikových a rizikových biologických agens, nově sledovaných výše uvedenou legislativou, a to využitím pokročilých sekvenačních technik a budováním bioinformatické infrastruktury. Vyvinuté rychlé, selektivní, citlivé a robustní metody identifikace, verifikace a typizace slouží primárně k účelům kontrolní činnosti SÚJB, včetně možného dokazování původu uvedených agens. Doposud používaná PCR metoda neumožňuje potřenou detailní typizaci výše uvedených agens, která je nezbytná pro dosažení účelu kontrolní činnosti, např. zjištění původu agens či genetické manipulace. Proto byly zavedeny zcela nové, o generaci vyšší postupy založené na sekvenačních technikách. Tyto postupy se vyznačují vysokou mírou novosti, jde o nejmodernější technologie dosud u nás plně nevyužívané.

Economical parameters

Metodika byla vyvinuta jako doplňkový analytický postup metodicko-odborné podpory laboratoře LBMO SÚJCHBO, v.v.i. při plnění úkolů státního dozoru SÚJB v oblasti zákazu biologických zbraní pro zmíněné agens. Metodika bude využívána pro potřeby dozoru nad dodržováním zákona č. 281/2002 Sb. , konkrétně bude sloužit k identifikaci a typizaci bakteriálních agens ve vzorcích získaných při dozorové činnosti pracovníků SÚJB. Lze předpokládat, že by metodika mohla být rovněž využita k identifikaci a typizaci bakteriálních agens pro potřeby integrovaného záchranného systému v případech, kdy existuje podezření na přítomnost uvedeného agens v neznámých vzorcích (biologické tkáně, stěry, tzv. bílé prášky neznámého původu apod.). Jako robustní typizační postup je možno metodiku též využít i v laboratořích orgánů ochrany veřejného zdraví či v klinické praxi.

Certification body designation

Český institut pro akreditaci, o.p.s

Date of certification

—

Method of use

B - Výsledek je využíván orgány státní nebo veřejné správy