感染管理における次世代シーケンシング

次世代シーケンシング（NGS）は、病院が感染を引き起こす可能性のある細菌を追跡する方法を変えようとしている。この技術はすごく期待されてるけど、主に大きな研究所で使われてる。でも、オックスフォード・ナノポア・テクノロジーズ（ONT）による新しい方法が、小さなフロントラインの診断ラボでもシーケンシングをもっと手軽にしてる。この方法は手頃な価格で、データもすぐに生成できて、スペースもあまり必要としないんだ。

2022年から、特別なNGSスキルがない小さなラボが病院内の細菌をリアルタイムで監視するためにONTを使ってる。これによって、地元のチームが感染をコントロールしやすくなってる。このラボはこの技術を日常の作業に組み込んで、コストも抑えて、労働力も少なくできてる。シーケンシングと基本的なデータ分析はラボ内で行い、より詳細な分析は必要に応じて専門のラボに送ってる。このプロセスのおかげで、アウトブレイクの早期発見が可能になり、患者や病院サービスのリスクが大幅に減少した。

公的なシーケンスデータを使うことで、ONTシーケンシングはアウトブレイクの細菌がどのように関連しているかを示すのに効果的で、感染をコントロールするための取り組みを支援してきた。ただ、特定の突然変異を分析するためには短いリードデータがまだ必要だった。以前の研究では、ONTのデータが新生児集中治療室（NICU）のメチシリン耐性黄色ブドウ球菌（MRSA）アウトブレイクの細菌がかなり似ていることを示したのに対し、イルミナのシーケンシングはその精度の高さからより密接な関係を示していた。

ONTの精度は、より良い技術と新しい修正方法のおかげで向上している。最近追加された「ハプロタイプ認識ERRor修正（HERRO）」は、人工知能を使って長いリードデータのエラーを修正することで精度を改善する助けになる。この研究の目的は、ONT監視システムにHERRO修正を追加することで、細菌の間の突然変異をより良く特定できるかどうかを確認することだった。

分析は、既に処理されたデータを使って始まった。研究者たちは、更新されたソフトウェアを使用して一部のデータを再処理した。修正方法は、より効果的になるために長いリードを好んだ。彼らは、NICUのアウトブレイクに関連する黄色ブドウ球菌（S. aureus）の細菌に最近接続されたイルミナのシーケンシングデータを比較のために含めた。

最初に、RAWのONTリードに対して品質チェックが行われた。質の悪いリードはトリミングされた。データをクリーンにした後、ONTとイルミナの両方のシーケンシング結果を組み立てて磨いた。HERRO修正されたリードは、データのさらなる洗練を可能にする別のプログラムで組み立てられた。

研究者たちは、最近のアウトブレイクに関連する13のゲノムのイルミナシーケンスデータを含めた。彼らは、データのエラーをチェックするためにシーケンスを比較した。高解像度分析を使用して、遺伝的変異を調査した。彼らはまた、これらの変異に基づいて細菌の系統樹を再構築した。系統樹は、アウトブレイクの細菌がどのように相互に関連し、他の株とどのように関連しているかを示した。

その結果の品質指標は、HERRO修正を適用した後にいくつかの細菌が完全な染色体カバレッジを持っていなかったことを示し、それがさらなる分析から除外される原因となった。最大パーシモニー樹は、さまざまなシーケンスの間に異なる中央値の距離を示した。HERRO修正のあるONTデータは、イルミナデータと密接に一致し、わずかに異なる突然変異が記録された。

HERRO修正のおかげで、研究者たちはNICUのMRSAアウトブレイクを非常に詳細なレベルで解決できた。ONTデータによって作成されたアセンブリは、イルミナシーケンスによって生成されたデータとほとんど区別がつかないほどだった。しかし、いくつかの遺伝子要素の類似性のために、特定の突然変異には潜在的なバイアスのヒントがあった。

この分析は、HERRO修正が病院病原体の詳細な遺伝的変異を検出するのに役立つことを示した。ONTシーケンシング方法はリアルタイムでのアウトブレイク監視に実用的で効果的な方法を提供し、臨床ラボにとって有用だ。ONTシーケンシングは手頃な価格で、物理的なスペースも少なく、長いリードを生成する。これは、抗生物質耐性や感染制御の重要な要素を追跡するために完全なゲノムを組み立てることができるので、重要だ。

この研究の一つの制限は、たった一つの種からの少数の細菌サンプルに焦点を当てていたことだ。これらの発見を確認するためには、より大規模なデータセットを用いた広範な研究が必要だ。研究者たちは、カバレッジが低くても正確なアセンブリを作成できることに気づいた。しかし、通常短いリードを持つ特定の病原体に対して、この修正方法の使用が制限されるかもしれない。

ONT技術の最近の改善は、精度の大幅な進展をもたらし、異なるシーケンシング方法からのデータを組み合わせることなく、より効果的な分析を可能にしている。この研究は、ONTシーケンシングが病院の病原体監視の信頼できる選択肢として機能できるという考えをさらに支持し、HERRO修正が結果の質を向上させることを示している。

#結論

要するに、次世代シーケンシング、特にONTの使用は、病院が感染を監視する方法を改善する大きな可能性を示している。HERRO修正の導入は、分析やアウトブレイクの追跡をより簡単にするための新しい精度のレイヤーを追加している。サンプルの数やリードの長さに関する課題はまだあるけど、進展はONTが臨床環境での感染管理においてゲームチェンジャーになれる可能性を示している。この技術とその応用を引き続き洗練させることで、病院は患者をより良く保護し、感染を効果的に管理できるようになるだろう。

このアプローチは、ラボがリアルタイムデータを扱う能力を高め、潜在的な健康リスクに対するより迅速な対応を提供する。シーケンシング技術の進展により、病院の病原体監視の未来は明るい。