Генотипирование вируса папилломы человека и молекулярный триаж рака шейки матки

Наш первый онкологический пайплайн — от главной причины (ВПЧ) к ключевому элементу профилактики — исследованиям скрининга на месте (RUO)

🧬 Почему ВПЧ — это вход в онкологию

Вирус папилломы человека (ВПЧ, HPV) — необходимая причина практически 100 % случаев рака шейки матки, а также значимой доли рака ануса, ротоглотки, вульвы, влагалища и полового члена. Это редкий случай в онкологии, когда рак имеет один установленный инфекционный драйвер — а значит, его можно предотвратить, обнаружив вирус и оценив риск задолго до появления опухоли.

ВОЗ поставила задачу элиминации рака шейки матки и сформулировала стратегию 90–70–90:

• 90 % девочек вакцинированы против ВПЧ к 15 годам;
• 70 % женщин проходят скрининг высокоточным ВПЧ-тестом (к 35 и 45 годам);
• 90 % женщин с выявленной патологией получают лечение.

Второй столб — «высокоточный ВПЧ-тест» — это ниша, где секвенирование даёт то, чего не может дать классический qPCR-скрининг. Здесь OnSiteSeq выбивает дверь в онкологию.

• 📥 На входе: Сырые данные в формате FASTQ после High Accuracy basecalling (Dorado SUP, химия R10.4.1). Материал: цервикальный мазок или образец самозабора (влагалищный мазок).
• 📤 На выходе: Исследовательский HTML-отчёт (RUO) — генотип(ы) ВПЧ, статус интеграции, метилирование-триаж с категорией риска (низкий / умеренный / высокий риск CIN2+); QC-отчёт для биоинформатика.

🧭 Класс по Балтимору: I — dsDNA

Класс I — вирусы с двухцепочечной ДНК: их геном транскрибируется в мРНК клеточной РНК-полимеразой II, по той же логике, что и собственные гены хозяина. ВПЧ несёт маленький кольцевой dsDNA-геном (~8 т.п.н.), который в эпителиальных клетках обычно поддерживается как эписома — автономная кольцевая молекула в ядре, без встраивания в хромосомы. Клинический перелом наступает при интеграции: кольцевая ДНК вируса разрывается (чаще в районе гена E2) и встраивается в геном хозяина — потеря контроля E2 снимает тормоз с онкогенов E6/E7 и запускает канцерогенез. Именно этот переход «эписома → интеграция» детектирует наш пайплайн по химерным ридам «вирус–человек» (см. раздел «Что определяет пайплайн» ниже), а dsDNA-природа генома позволяет читать нативную ДНК нанопорой — включая прямой вызов метилирования без бисульфитной конверсии.

🎯 Что определяет пайплайн: три уровня анализа

В отличие от qPCR-панелей, которые дают лишь «да/нет» по нескольким генотипам, нанопоровое секвенирование в одном прогоне решает три задачи разного клинического веса.

Ключевое преимущество нанопоры: длинные риды перекрывают точку вставки «вирус–хозяин» целиком, а нативное чтение ДНК позволяет вызывать метилирование без бисульфитной конверсии и без отдельного теста. Illumina и qPCR этого в одном прогоне не дают.

Это не просто «положительный/отрицательный» тест, а стратификация риска: тот самый переход «от главной причины к ключевому элементу профилактики».

💉 ВПЧ и вакцины: почему скрининг остаётся обязательным

• Вакцинация не отменяет скрининг — невакцинные онкогенные типы (35, 39, 51, 56, 59, 66, 68) продолжают циркулировать.
• Секвенирование контролирует сдвиг типов — в вакцинированных популяциях меняется распределение генотипов (type replacement), и только полнотиповый тест отслеживает эту динамику.
• Ко-инфекции — qPCR-панели часто пропускают множественные инфекции; нанопоровое чтение видит весь спектр типов в образце одновременно.

📊 Доступность продукта

⚙️ Версии и ML-модели

Основной инструмент

Планируемые ML-модели

Обучение планируется на открытых базах PaVE (Papillomavirus Episteme, NCBI), TCGA-CESC (метилирование и интеграция) с валидацией на российских клинических образцах.

🛠 Под капотом: Зависимости и Окружение (Pipeline Stack)

Пайплайн управляется фреймворком Snakemake в изолированных Conda-окружениях.

🌍 Почему это важно: скрининг там, где его сейчас нет

• GLOBOCAN 2020 — около 604 000 новых случаев и 342 000 смертей от рака шейки матки в мире ежегодно; это 4-е место среди онкозаболеваний у женщин. При этом РШМ — один из немногих полностью предотвратимых видов рака.
• Россия — тысячи новых случаев ежегодно; заболеваемость растёт в возрастных группах моложе 45 лет, где охват скринингом минимален.

Главный барьер стратегии 90–70–90 — охват (столб «70 %»). Централизованные qPCR-лаборатории недоступны в удалённых регионах, а женщины не всегда доходят до кольпоскопии.

Здесь работает архитектура OnSiteSeq Edge:

• Самозабор материала (self-sampling) + анализ на месте — ВОЗ рекомендует самозабор для повышения охвата скрининга;
• Регионы Крайнего Севера и выездные бригады — результат в тот же день, без холодовой цепи до центральной лаборатории;
• Суверенность данных — геномные данные пациентки не покидают периметр медучреждения.

🔬 Связанные OnSiteSeq-исследования

Ключевые источники и базы данных:

• 📄 ВОЗ, 2020 — Глобальная стратегия элиминации рака шейки матки (90–70–90)
• 📄 ВОЗ, 2021 — Гайдлайн по скринингу и лечению предраковых поражений шейки матки — ВПЧ-ДНК-тестирование рекомендовано как первичный метод скрининга (вместо цитологии/Пап-теста)
• 📄 IARC Monographs, Vol. 100B — ВПЧ высокого риска отнесён к канцерогенам группы 1
• 📄 PaVE — Papillomavirus Episteme (NIAID/NCBI)
• 📄 ВОЗ: Cervical cancer elimination initiative
• 📄 TCGA-CESC — Cervical Squamous Cell Carcinoma (GDC)