Определение лекарственной устойчивости и субтипа ВИЧ-1
Профиль резистентности по всем классам АРТ и субтипирование — модели обучены на российских изолятах субтипа A6
🧬 Описание пейплайна
Наш алгоритм обеспечивает полный цикл обработки данных секвенирования для выявления мутаций лекарственной устойчивости и точного определения субтипа ВИЧ-1.
- 📥 На входе: Сырые данные в формате
FASTQ(например, после того как ML-модель Dorado (base-caller) переведет электрические сигналы с нанопоры в данные о нуклеотидах; преобразование POD5/FAST5 в FASTQ). - 📤 На выходе: Детальный HTML-отчёт для врача-клинициста и расширенный отчёт для биоинформатика.
🧭 Класс по Балтимору: VI — (+)ssRNA-RT (ретровирусы)
Класс VI объединяет ретровирусы: их геном — одноцепочечная РНК положительной полярности, однако она не работает напрямую как мРНК — сначала вирусная обратная транскриптаза (ОТ, ген pol) переписывает РНК в ДНК, а интеграза встраивает эту ДНК-копию в геном хозяина, образуя провирус. ВИЧ-1 — канонический представитель класса: провирус становится постоянной частью клетки и пожизненным источником новых вирусных частиц, именно поэтому инфекцию невозможно элиминировать современной терапией. Обратная транскриптаза лишена корректирующей (3’→5’-экзонуклеазной) активности, поэтому ошибки при копировании накапливаются на порядки быстрее, чем у клеточных ДНК-полимераз — отсюда квазивидовое разнообразие ВИЧ у каждого пациента и стремительный отбор устойчивых вариантов под давлением препаратов. Именно поэтому лекарственная устойчивость ВИЧ — это мутации в гене pol (обратная транскриптаза, протеаза, интеграза), которые и читает наш пайплайн по правилам Stanford HIVdb.
| Класс | Геном | Стратегия репликации | Примеры |
|---|---|---|---|
| I | dsDNA | ДНК → мРНК (как у клетки) | Герпесвирусы, аденовирусы, оспа, АЧС |
| II | ssDNA (+) | Через промежуточную dsDNA | Парвовирусы |
| III | dsRNA | РдРП транскрибирует с dsRNA | Ротавирусы |
| IV | (+)ssRNA | Геном = мРНК, сразу трансляция | SARS-CoV-2, гепатит C |
| V | (−)ssRNA | Сначала синтез (+)цепи (РдРП) | Грипп, SFTS, бешенство |
| VI | (+)ssRNA-RT | Обратная транскриптаза: РНК → ДНК | ВИЧ, ретровирусы |
| VII | dsDNA-RT | Реверт-транскрипция через РНК-интермедиат | Гепатит B |
📊 Доступность продукта
| Платформа | Статус доступности |
|---|---|
| OnSiteSeq Cockpit Edge | 🟢 Доступно |
| OnSiteSeq Cockpit Desktop | 🟢 Доступно |
| OnSiteSeq Cockpit Cloud | 🔴 Не доступно |
🎯 Гены и мутации резистентности
Пайплайн анализирует ген pol целиком — все три фермента-мишени антиретровирусной терапии. Интерпретация мутаций выполняется по правилам Stanford HIVdb — мирового стандарта генотипической интерпретации ЛУ-ВИЧ.
| Класс препаратов | Ген | Ключевые мутации | Препараты |
|---|---|---|---|
| НИОТ (нуклеозидные ингибиторы ОТ) | RT | M184V/I, K65R, тимидиновые (M41L, D67N, T215Y/F, K219Q/E) | Тенофовир, Ламивудин, Абакавир |
| ННИОТ (ненуклеозидные ингибиторы ОТ) | RT | K103N, Y181C, G190A, E138K | Эфавиренз, Невирапин, Рилпивирин, Доравирин |
| ИП (ингибиторы протеазы) | PR | D30N, M46I/L, I50V, I54V/M, V82A/F/T, L90M | Атазанавир, Дарунавир, Лопинавир |
| ИНСТИ (ингибиторы интегразы) | IN | Q148H/R/K, G118R, R263K, N155H | Долутегравир, Биктегравир, Ралтегравир |
Ингибиторы интегразы — первая линия современной АРТ (долутегравир включён в российские клинические рекомендации), поэтому мониторинг мутаций интегразы (Q148 + вторичные) имеет особое значение.
⚙️ Версии и ML-модели
Мы постоянно совершенствуем наш пайплайн и модели машинного обучения.
Основной инструмент
| Компонент | Текущая версия |
|---|---|
| OnSiteSeq HIV Pipeline | 1.0 |
ML-модели
| Модель | Версия | Описание и история версий |
|---|---|---|
| HIV-1-M-Env-Rus | 1.0 |
История версий (Changelog) |
| HIV-1-Resist-Rus | 3 |
История версий (Changelog) |
📚 Публикации и Конференции
Наш инструмент прошел валидацию и был представлен на следующих ведущих научных площадках:
- МНСК-2026 — Перейти к странице доклада
- МФТИ-2026 — Перейти к странице доклада
- МСИТ-2026 — Перейти к странице доклада
🛠 Под капотом: Зависимости и Окружение (Pipeline Stack)
Пайплайн управляется с помощью фреймворка Snakemake и разделен на изолированные Conda-окружения для максимальной воспроизводимости. Ключевые библиотеки и инструменты в зависимостях.
| Этап пайплайна | Используемые библиотеки и инструменты |
|---|---|
| 1. Контроль качества (QC) | Python 3.10, porechop_abi, NanoFilt, pigz |
| 2. Выравнивание (Alignment) | minimap2, samtools |
| 3. Сборка консенсуса | medaka 1.11.*, bcftools, htslib |
| 4. ML Предсказание | PyTorch >=2.0, BioPython, pandas, scikit-learn |
🖥 Пример карточки пейплайна в OnSiteSeq Cockpit
📋 Примеры отчётов
Ознакомьтесь с тем, как выглядят итоговые результаты работы пайплайна:
🌍 Глобальный контекст: почему это важно
- Россия — более 1 млн людей живут с ВИЧ; в стране и Восточной Европе доминирует субтип A6 (бывш. A-FSU), редкий на Западе. Наши модели
HIV-1-M-Env-RusиHIV-1-Resist-Rusобучены именно на российских изолятах — это их ключевое отличие от западных аналогов, заточенных под субтип B. - ВОЗ — генотипическое тестирование лекарственной устойчивости рекомендовано до старта АРТ: переданная устойчивость к ННИОТ в ряде регионов превышает 10%-й порог.
- INSTI-эра — переход первой линии на долутегравир делает мониторинг мутаций интегразы приоритетом надзора за ЛУ-ВИЧ.
🔬 Источники
- 📄 Stanford HIV Drug Resistance Database (HIVdb) — стандарт интерпретации мутаций ЛУ-ВИЧ
- 📄 REGA HIV-1 Subtyping Tool — субтипирование ВИЧ-1
- 📄 WHO — HIV Drug Resistance Report
🔬 Связанные OnSiteSeq-исследования
Углубитесь в контекст проблемы, изучив наши дополнительные материалы и статьи.
Академические исследования:
Научно-популярные статьи, видео (Дзен):