Сельскохозяйственные животные
3 мин. чтения

Новый подход к идентификации штаммов Mycoplasma bovis в молоке с использованием метагеномики

Исследование in silico показало, что метод таргетного обогащения метагеномных образцов позволяет точно идентифицировать штаммы Mycoplasma bovis в молоке.

Mycoplasma bovis — один из наиболее экономически значимых патогенов в молочном животноводстве, вызывающий мастит, пневмонию и артрит у крупного рогатого скота. Штаммовое разнообразие этого микроорганизма играет ключевую роль в его эпидемиологии, однако традиционные культуральные методы имеют серьезные ограничения в выявлении полного спектра штаммов. Новое исследование предлагает революционный метагеномный подход, который может изменить наше представление о распространении этого патогена.

Метагеномика на страже молочного производства

Исследователи оценили эффективность метода таргетного обогащения (targeted enrichment, TE) в сочетании с шотган-секвенированием для выявления и классификации штаммов M. bovis в метагеномных образцах молока. Этот подход особенно ценен тем, что позволяет работать напрямую с клиническими образцами, минуя этап культивирования.

В рамках исследования ученые провели масштабный биоинформатический анализ, основанный на 620 полногеномных последовательностях M. bovis, загруженных из базы данных NCBI. Из них 162 последовательности (26,1%) были выделены из образцов молока. Используя алгоритмы MashTree и TreeCluster, геномы были сгруппированы в геномные кластеры (Genomically Clustered Sequence Variants, GSVs), что позволило создать основу для классификации на уровне штаммов.

Для симуляции данных секвенирования с таргетным обогащением геномы из различных GSVs, ассоциированных с молоком, были случайным образом отобраны и фрагментированы in silico до 150 пар оснований. Модельные образцы молока были сгенерированы путем выборки ридов из этих геномов. Глубина секвенирования моделировалась с использованием распределения Пуассона, а смешанные образцы ДНК симулировались включением 1, 3, 6 или 9 различных GSVs в каждый образец. Доли обогащения были установлены на уровне 0,3, 0,5, 0,7 и 0,9.

Themisto/mSWEEP: чемпион в идентификации штаммов

Исследователи сравнили эффективность двух классификационных инструментов — Kraken2 и Themisto/mSWEEP — для выявления и классификации симулированных ридов.

Результаты оказались впечатляющими: Themisto/mSWEEP значительно превзошел Kraken2, достигнув средней точности классификации ридов 84,9% против скромных 1,4% для конкурента. Чувствительность Themisto/mSWEEP составила 100% при наличии одного GSV в образце и незначительно снизилась до 97,0% при наличии девяти GSVs. В то же время Kraken2 показал чувствительность всего 17,3% и 4,7% соответственно.

Положительная прогностическая ценность (PPV) продемонстрировала аналогичную тенденцию: 98% для Themisto/mSWEEP против 4,7% для Kraken2 при наличии одного GSV и 65,5% против 10% при девяти GSVs. Интересно, что с увеличением числа GSVs PPV Kraken2 несколько повышался, тогда как PPV Themisto/mSWEEP снижался.

Оба метода сохраняли высокую специфичность и отрицательную прогностическую ценность (более 91%) во всех сценариях. Примечательно, что доля обогащения не оказала заметного влияния на производительность, что позволяет сделать важный практический вывод: для восстановления данных на уровне штаммов достаточно обогащения до 30% от общего числа ридов.

Это исследование доказывает, что метагеномное секвенирование с таргетным обогащением в сочетании с мощными биоинформатическими инструментами открывает новые горизонты для эпидемиологического мониторинга M. bovis. Теперь ветеринарные лаборатории и исследовательские центры могут получить более точное представление о распространении конкретных штаммов патогена, что крайне важно для разработки эффективных стратегий контроля инфекций в молочном животноводстве.

Следующим логичным шагом будет оценка биологической значимости и практических применений выявленных геномных кластеров в реальных клинических ситуациях.

Источник: Frontiers in Veterinary Science https://www.frontiersin.org/journals/veterinary-science/rssCON-VET.ru

Читайте также

Мелоксикам при рождении: влияние на восстановление телят после трудных родов

Исследование показало, что введение мелоксикама новорожденным телятам улучшает восстановление жизненных функций, особенно после осложненных родов.

Новый бактериофаг показал эффективность против вибриоза трепангов

Исследователи выделили литический фаг, который снижает ассоциацию Vibrio harveyi с клетками трепанга и защищает от апоптоза

Первый долгосрочный мониторинг выбросов метана у дойных буйволиц с помощью GreenFeed

Итальянские ученые провели первое исследование выбросов метана у средиземноморских буйволиц, получив базовые значения для оценки углеродного следа.

Микробиота кишечника двугорбых верблюдов зависит от региона и типа содержания

Исследование выявило значительные различия в составе кишечной микробиоты верблюдов при пастбищном содержании в северном Синьцзяне и стойловом — в южном

Тимол и карвакрол как регуляторы аппетита у цыплят-бройлеров

Исследование показало, что добавки тимола и карвакрола снижают потребление корма через активацию гипоталамических путей и улучшают кишечную морфологию