Identifikace patogenních bakteriálních druhů metodou nanopórového celogenomového sekvenování

Kód výsledku v 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>

Výsledek na webu

—

DOI - Digital Object Identifier

—

Jazyk výsledku

čeština

Název v původním jazyce

Identifikace patogenních bakteriálních druhů metodou nanopórového celogenomového sekvenování

Popis výsledku v původním jazyce

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.

Název v anglickém jazyce

Identification of pathogenic bacterial species using nanopore whole-genome sequencing

Popis výsledku anglicky

The identification of bacterial pathogens is based on nanopore whole-genome sequencing, in which a DNA sample is transported through a nanopore channel in a membrane separating two electrolyte-filled chambers. This process is driven by motor proteins with helicase activity (unwinding double-stranded DNA into a single-stranded molecule), which control the rate of translocation. As the single-stranded DNA passes through the nanopore in the membrane under an applied voltage, individual nucleotides disrupt the electric current and generate characteristic electrical signals. Different nucleotides affect the ionic current differently, producing unique signal changes due to their mass and electrical properties. These signals are detected and interpreted to determine the nucleotide sequence. The obtained sequences are subsequently computationally assembled into a complete genome (assembling), refined to eliminate random sequencing errors (data polishing), and the identification is performed based on comparison with reference genomic databases. The Basic Local Alignment Search Tool (BLAST) is used to search for regions of local similarity between sequences, compare nucleotide sequences with sequence databases, and calculate the statistical significance of matches.

Druh

N_metA - Akreditované metodiky a postupy

CEP obor

—

OECD FORD obor

10606 - Microbiology

Projekt

<a href="/cs/project/VC20232025008" target="_blank" >VC20232025008: Identifikace, verifikace a typizace nových rizikových biologických agens</a><br>

Návaznosti

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

Rok uplatnění

2025

Kód důvěrnosti údajů

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

Interní identifikační kód produktu

B-SEQ-01

Číslo předpisu

223/2025

Technické parametry

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.

Ekonomické parametry

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.

Označení certifikačního orgánu

Český institut pro akreditaci, o.p.s

Datum certifikace

—

Způsoby využití výsledku

B - Výsledek je využíván orgány státní nebo veřejné správy