Идентификация, флуконазол-резистентность и отслеживание вспышек Candida parapsilosis

ERG11 Y132F, SNP-кластеризация изолятов вспышки и дифференциация комплекса видов — в неонатальном ОРИТ счёт идёт на часы

🧬 О пейплайне

Candida parapsilosis — дрожжеподобный гриб и классический возбудитель вспышек в неонатальных отделениях реанимации (ОРИТ). Ключевой механизм — передача через руки медицинского персонала и инвазивные устройства: гриб обладает выраженной тропностью к биоплёнкам на полимерах, поэтому центральные венозные катетеры и системы для парентерального питания становятся воротами катетер-ассоциированной кандидемии. Исторически C. parapsilosis считалась менее вирулентной, чем C. albicans, но вспышечность, персистентность в отделении и растущая резистентность сделали её одной из главных проблем инфекционного контроля в неонатологии.

Наш пайплайн по данным нанопорового секвенирования изолятов из вспышки выполняет видовую идентификацию (ITS, с дифференциацией от C. orthopsilosis и C. metapsilosis — это комплекс близких видов с разной эпидемиологией), AMR-профиль (ERG11 Y132F, TAC1, FKS1) и отслеживание вспышки по SNP — геномный ответ для инфекционного контроля: один ли это клон, и где его источник — руки персонала или оборудование.

📥 На входе: Сырые данные в формате FASTQ после High Accuracy basecalling (Dorado SUP, химия R10.4.1). Материал: изоляты из крови, смывы с рук персонала и поверхностей, биоплёнка с катетера. Оптимально — запуск на Flongle прямо в отделении для point-of-care сценария (Edge).
📤 На выходе: HTML-отчёт для инфекционного контроля и клинициста — видовая идентификация, AMR-профиль с рекомендацией терапии (эхинокандины при ERG11 Y132F), SNP-кластеризация изолятов вспышки; технический QC-отчёт для биоинформатика.

📊 Доступность продукта

Платформа	Статус доступности
OnSiteSeq Cockpit Edge	🟡 В разработке
OnSiteSeq Cockpit Desktop	🟡 В разработке
OnSiteSeq Cockpit Cloud	🔴 Не доступно

🎯 Маркеры: идентификация, резистентность, вспышка

Видовая идентификация: комплекс видов

C. parapsilosis — это комплекс близких видов, которые различаются по эпидемиологии и чувствительности к азолам; ITS-секвенирование позволяет их надёжно разделить:

Маркер	Значение
ITS (ITS1–5.8S–ITS2)	Видоспецифичная идентификация C. parapsilosis sensu stricto
ITS vs ortho/metapsilosis	Дифференциация от C. orthopsilosis и C. metapsilosis — видов комплекса с иной частотой резистентности

Гены резистентности: ядро — флуконазол

Главная эмерджентная проблема — флуконазол-резистентность через мутацию ERG11 Y132F (та же мутация, что у C. tropicalis). Вспышки флуконазол-резистентных C. parapsilosis с Y132F описаны в разных странах — Европе, Азии, Латинской Америке; резистентные клоны распространяются внутри стационаров и меняют эмпирические схемы.

Маркер	Механизм	Клиническое значение
ERG11 Y132F	Замена в мишени азолов (ланостерол-14α-деметилаза)	Ключевая мутация: флуконазол-резистентность; при Y132F в отчёте рекомендуются эхинокандины
TAC1 (полиморфизмы)	Гиперэкспрессия эффлюкс-насосов CDR	Усиление азоловой резистентности, модификатор фенотипа
FKS1	Мишень эхинокандинов (β-1,3-глюкансинтаза)	Контроль резистентности к эхинокандинам — препаратам выбора при Y132F

Отслеживание вспышки

Задача	Подход	Результат в отчёте
Связь изолятов	SNP-кластеризация по вариантам clair3/medaka	Один клон или несколько введений в отделение
Источник	Сравнение изолятов пациентов со смывами с рук персонала и оборудования	Локализация резервуара: руки персонала / катетеры / системы парентерального питания
Терапия	AMR-профиль (ERG11, TAC1, FKS1)	Рекомендация: эхинокандины при Y132F; флуконазол при диком типе ERG11

⚙️ Версии и ML-модели

Основной инструмент

Компонент	Статус
OnSiteSeq Parapsilosis Pipeline	🟡 В разработке

Планируемые ML-модели

Модель	Целевая задача
CPAR-Species-ID	Дифференциация комплекса C. parapsilosis / C. orthopsilosis / C. metapsilosis по ITS
CPAR-Res-Detector	Предсказание профиля резистентности по геномным данным (ERG11 Y132F, TAC1, FKS1)
CPAR-Outbreak-Tracker	SNP-кластеризация изолятов вспышки и поиск источника

🛠 Техническая архитектура (Pipeline Stack)

Пайплайн управляется фреймворком Snakemake в изолированных Conda-окружениях.

Этап пайплайна	Ключевые библиотеки и инструменты
1. Контроль качества (QC)	`porechop_abi`, `NanoFilt`, `pigz`
2. Выравнивание (Mapping)	`minimap2` — панель референсов комплекса видов (C. parapsilosis, C. orthopsilosis, C. metapsilosis)
3. Поиск мутаций (Variant Calling)	`clair3`, `medaka` — полные гены и сборка изолята на длинных прочтениях
4. Детекция маркеров AMR и SNP-кластеризация	Кастомная база маркеров (ERG11, TAC1, FKS1) и SNP-кластеризация изолятов вспышки
5. ML-инференс	`PyTorch`, `pandas`, `scikit-learn`

🌍 Мировой контекст: почему это важно

Неонатальные ОРИТ — вспышки C. parapsilosis в неонатологии — регулярная тема публикаций: недоношенные дети с центральными катетерами и парентеральным питанием — группа максимального риска. Отслеживание клона по SNP позволяет быстро найти источник (руки персонала, оборудование) и остановить вспышку.
География — доля C. parapsilosis в структуре кандидемии выше в Южной Европе, Латинской Америке и Азии, где она нередко входит в число лидирующих возбудителей кандидемии наряду с C. albicans.
Эмерджентная резистентность — вспышки флуконазол-резистентных C. parapsilosis с мутацией ERG11 Y132F описаны в разных странах; резистентные клоны распространяются внутри стационаров и меняют эмпирические схемы терапии в пользу эхинокандинов.
Инфекционный контроль — персистентность гриба на поверхностях и биоплёнках делает традиционный культуральный мониторинг медленным; геномная типизация изолятов вспышки за часы превращает расследование из ретроспективного анализа в оперативный инструмент.