ゲノムサーベイランス

NGSは、生物の予備知識がなくても、さまざまなサンプルタイプからの病原体を偏りなく検出することができます。

感染症サーベイランスにおける重要な課題は、ヒトの呼吸器系、消化器系などの疾患を引き起こすウイルスを含む多くの微生物が研究されず、その特性もわかっていないため、PCRなどのターゲット化したアプローチでは検出できないことです。PCRアッセイの開発には、病原体のゲノムの知識が不可欠です。NGSは、このような未知の新規病原体の探索に重要な役割を果たします。得られたゲノムシーケンスは、臨床医が患者を管理するためのPCRなどのルーチン検査の開発に活用できます。

NGSは、病原体ゲノムの進化を追跡することで、公衆衛生当局が感染の広がりを監視し、集団レベルでの最適な隔離計画を決定する際に活用できます。異なる患者、動物、環境の病原体を長期にわたってシーケンスすることで、病原体の進化速度を明らかにし、病原性および診断や治療効果に影響するような変化を病原体が起こしているかどうかを調べることができます。PCRは病原体ゲノムの特定の領域を検出するように設計されているため、急速に進化する病原体ゲノム全体における新たな突然変異を同定することはできません。さらに、プライマーまたはプローブの結合領域に変異が生じると、PCRの性能が低下する可能性があります。

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NGSとqPCRの比較

ショットガンメタゲノミクスワークフローでは、新規種および既知種の両方のシーケンスが可能です。未知の病原体を含む感染症の感染拡大が発生した場合、多くの場合、複数の分子診断検査が行われますが、これは不必要なコストと病原体の同定の遅れにつながる可能性があります。ショットガンメタゲノミクスは、病原体の同定と特性解析のための単一で包括的なスクリーニングアッセイとして使用することができます。この研究ワークフローにより、感染拡大調査の迅速化や、大規模スクリーニングのための新しいラボテストの開発を促進することができます。

病原体が同定されると、ハイブリッドキャプチャーワークフローで、高感度に病原体を検出でき、その疫学と進化に関する情報を得ることが可能です。この情報は、研究者が感染制御策を講じる際に、いつ隔離を緩和し、通常の活動を再開してもよいかをモニタリングしたり、診断・ワクチン・治療を開発したりするために役立てることができます。

イルミナシーケンスを用いたこれらの補完的なワークフローは、従来の検査方法と並行して実施することができ、包括的な感染拡大対策モデルに取り入れることができます。

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ショットガンメタゲノミクスシーケンス

ハイブリッドキャプチャーシーケンス

ハイブリッドキャプチャーは、ターゲットに特異的なビオチン化プローブとのハイブリダイゼーションにより、目的のゲノム領域を検出するリシーケンスメソッドです。ハイブリッドキャプチャーメソッドによるエンリッチメントは、高感度な検出が可能であるため、高いリード深度を必要としません。さらに、ハイブリッドキャプチャーNGSワークフローは、ターゲットのほぼ完全なシーケンスデータを可能にし、病原体ゲノムの変異に対する耐性を高めます。

あるいは、アンプリコンシーケンスでは、遺伝子特異的プライマーを使用して、ウルトラディープシーケンシングの既知ターゲットを濃縮します。アンプリコンシーケンスは、ウイルスや、より大きなゲノムを持つ病原体種のターゲット領域（結核菌など）のほぼ完全なシーケンスデータを生成することが可能です。この手法は変異に対する耐性が低いため、プライマーの設計をモニタリングすることが重要です。

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アンプリコンシーケンス

ハイブリッドキャプチャーシーケンス

アンプリコンシーケンシングは、サイエンティストが探している対象が明確である場合に最適な手法です。このメソッドは培養された分離株は必要とせず、微生物アイデンティティまたはAMR変異・懸念される変異株に関連する特定の既定遺伝子を検出するために使用できます。

特定の病原体が存在すると疑われる場合や、一次サンプルから複数の既知の病原体をサーベイランスする場合には、ハイブリッドキャプチャー濃縮ソリューションが最適です。

NGS for Beginnersのページをご覧いただくことをお勧めします。

当社のシーケンスプラットフォームのページにアクセスして、ポートフォリオを探索するか、コロナウイルスシーケンスのページでワークフローを参照して、特定の手法に最適なシーケンサーの推奨事項を確認してください。 シーケンサーの選択は、どの手法を最も頻繁に利用するかによって異なります。