Определение лекарственной устойчивости и линий Mycobacterium tuberculosis
Комплексное биоинформатическое решение для анализа нанопорового секвенирования генома МБТ
🧬 Описание пейплайна
Наш алгоритм обеспечивает полный цикл обработки данных нанопорового секвенирования для выявления мутаций лекарственной устойчивости и точного определения генетической линии (lineage) возбудителя туберкулеза.
- 📥 На входе: Сырые данные в формате
FASTQ. Пайплайн оптимизирован под нанопоровые чтения (например, химия R10.4.1 с High Accuracy basecalling). - 📤 На выходе: Детальный клинический HTML-отчёт с профилем чувствительности к 13 основным противотуберкулезным препаратам (RIF, INH, EMB, PZA, BDQ, LZD и др.) и технический QC-отчёт для биоинформатика.
📊 Доступность продукта
| Платформа | Статус доступности |
|---|---|
| OnSiteSeq Cockpit Edge | 🟢 Доступно |
| OnSiteSeq Cockpit Desktop | 🟢 Доступно |
| OnSiteSeq Cockpit Cloud | 🔴 Не доступно |
🎯 Гены и мутации резистентности
Аннотация мутаций выполняется по каталогу мутаций ВОЗ (WHO catalogue of mutations in the M. tuberculosis complex, 2021; обновление 2023) — международному стандарту генотипической интерпретации ЛУ-МБТ.
| Препарат | Гены | Ключевые мутации |
|---|---|---|
| Рифампицин | rpoB | RRDR-кластер, S450L — маркер МЛУ-ТБ |
| Изониазид | katG, промотор inhA, fabG1 | S315T (katG), C-15T (inhA) |
| Этамбутол | embB | M306V/I, Q497R |
| Пиразинамид | pncA (+ промотор) | Разнообразные потери функции по всему гену |
| Фторхинолоны (лево-/моксифлоксацин) | gyrA, gyrB | A90V, D94G/N/Y/A — маркер ШЛУ-ТБ |
| Аминогликозиды / Капреомицин | rrs, промотор eis, tlyA | A1401G (rrs), C-14T (eis) |
| Бедаквилин / Клофазимин | Rv0678, atpE, pepQ | Инактивация Rv0678 → кросс-резистентность BDQ/CFZ |
| Линезолид | rrl, rplC | C154R (rplC) |
| Деламанид / Претоманид | ddn, fgd1, fbiA/B/C | Потеря функции активации пролекарства |
Отдельное внимание — мутации Rv0678: препараты нового поколения (бедаквилин, клофазимин) входят в современные схемы лечения МЛУ-ТБ, а кросс-резистентность между ними через инактивацию регулятора Rv0678 — активно растущая проблема последних лет.
⚙️ Версии и ML-модели
Пайплайн интегрирует передовые архитектуры машинного обучения, включая графовые нейросети (GNN) и механизмы Self-Attention.
Основной инструмент
| Компонент | Текущая версия |
|---|---|
| OnSiteSeq Tuberculosis Pipeline | 1.0 |
ML-модели
| Модель | Версия | Описание и история версий |
|---|---|---|
| TB-Lineage-Detector | v2 |
Векторная классификация линий МБТ |
| TB-Res-Detector | v2 |
Графовая нейросеть для предсказания резистентности |
📚 Публикации и Конференции
Наш инструмент прошел валидацию и был представлен на следующих ведущих научных площадках:
- NGS-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 и стабильности.
| Этап пайплайна | Ключевые библиотеки и инструменты |
|---|---|
| 1. Выравнивание (Mapping) | minimap2 2.26, samtools >=1.17 (Референс: H37Rv) |
| 2. Поиск мутаций (Variant Calling) | Нейросетевой clair3 >=1.0.4 |
| 3. Аннотация (Annotation) | snpEff 5.1 + каталог мутаций ВОЗ (2023) |
| 4. ML Инференс (Lineage & Resistance) | PyTorch, torch-geometric, pandas, scikit-learn |
🖥 Пример карточки пейплайна в OnSiteSeq Cockpit
📋 Примеры отчётов
Ознакомьтесь с тем, как выглядят итоговые результаты работы пайплайна:
- 📄 Пример HTML-отчёта для врача-клинициста (Туберкулез)
- 💻 Пример детализированного отчёта для биоинформатика (Туберкулез)
🌍 Глобальный контекст: почему это важно
- ВОЗ, Global TB Report — ~10,6 млн новых случаев туберкулёза ежегодно; Россия входит в список 30 стран с высоким бременем МЛУ/РР-ТБ.
- Линия Beijing (L2) — доминирует в России и странах Евразии и ассоциирована с множественной лекарственной устойчивостью и повышенной трансмиссивностью. Точное определение линии (TB-Lineage-Detector) — эпидемиологически значимый результат, а не академическое упражнение.
- Новые препараты (бедаквилин, претоманид, линезолид — схема BPaL/BPaLM) быстро меняют ландшафт резистентности; генотипический надзор за Rv0678/rrl — приоритет ближайших лет.
🔬 Источники
- 📄 WHO — Catalogue of mutations in the M. tuberculosis complex (2023) — стандарт интерпретации ЛУ-МБТ
- 📄 WHO — Global Tuberculosis Report
- 📄 TBProfiler — база маркеров резистентности МБТ
🔬 Связанные OnSiteSeq-исследования
Углубитесь в контекст проблемы, изучив наши академические материалы.
Исследования: