⚠️ RUO — только для научных исследований. Не является медицинским изделием; не предназначено для диагностики, профилактики или выбора лечения.
Определение MRSA/VRSA и полного профиля AMR Staphylococcus aureus
Геномный надзор за золотистым стафилококком — ведущим возбудителем нозокомиальных инфекций и приоритетным патогеном ВОЗ
🧬 Описание пайплайна
Staphylococcus aureus — грамположительный кокк, образующий характерные гроздеобразные скопления. Ведущий возбудитель широкого спектра инфекций: от кожно-мягкотканых (фурункулы, абсцессы) до жизнеугрожающих — бактериемии, инфекционного эндокардита, остеомиелита, ИВЛ-ассоциированной пневмонии. ВОЗ включила MRSA в список приоритетных патогенов по AMR (категория «высокий приоритет»).
Ключевой клинический вопрос при любом S. aureus — MRSA или MSSA. Ответ определяет всю стратегию терапии. Наш пайплайн даёт полный геномный ответ: mecA/mecC статус, профиль AMR по всем классам антибиотиков, факторы вирулентности (PVL, TSST-1, биоплёнка) и молекулярный тип штамма.
- 📥 На входе: Сырые данные в формате
FASTQпосле High Accuracy basecalling (Dorado SUP, химия R10.4.1). Материал: кровь, гной, мокрота, биоптат, мазок с раны. - 📤 На выходе: Исследовательский HTML-отчёт (RUO) — MRSA/MSSA статус, полный профиль AMR, ключевые факторы вирулентности, SCCmec-тип; QC-отчёт для биоинформатика.
📊 Доступность продукта
| Платформа | Статус доступности |
|---|---|
| OnSiteSeq Cockpit Edge | 🟡 В разработке |
| OnSiteSeq Cockpit Desktop | 🟡 В разработке |
| OnSiteSeq Cockpit Cloud | 🔴 Недоступно |
🎯 Гены резистентности и клинические фенотипы
Бета-лактамы — ключевой вопрос: MRSA или MSSA
| Ген | Механизм | Фенотип |
|---|---|---|
| mecA | Модифицированный PBP2a — нечувствителен к β-лактамам | MRSA — устойчивость ко всем β-лактамам |
| mecC | Дивергентный вариант mecA (LA-MRSA CC130) | MRSA — детектируется стандартными тестами хуже |
| blaZ | β-лактамаза | Устойчивость к пенициллину (>95% изолятов) |
Типы SCCmec и эпидемиологические категории MRSA
Кассета SCCmec — геномный остров, несущий mecA/mecC. Её тип определяет происхождение штамма и тактику работы с ним:
| Категория | SCCmec | Типичные клоны | Особенности |
|---|---|---|---|
| HA-MRSA (госпитальный) | I, II, III | CC5, CC8 (ST239) | Мультирезистентность, ОРИТ, длительные вспышки в стационаре |
| CA-MRSA (внебольничный) | IV, V | CC8/USA300, CC80 | Часто PVL+, тяжёлые кожные инфекции у здоровых людей |
| LA-MRSA (ассоциированный со скотом) | V, XI (mecC) | CC398, CC130 | Контакт с животными; mecC не детектируется экспресс-тестами на mecA |
Гликопептиды — последняя линия при MRSA
| Ген | Фенотип | Значение |
|---|---|---|
| vanA | VRSA (MIC ≥ 16 мкг/мл) | Редко, но летально — абсолютная экстренность |
| vanB | VRSA (умеренный) | Редко |
| Нет vanA/B + толщённая клеточная стенка | hVISA/VISA | Гетерорезистентность к ванкомицину (важно при неудаче терапии) |
Другие классы антибиотиков
| Ген | Мутация / механизм | Класс антибиотиков |
|---|---|---|
| ermA / ermB / ermC | Метилаза 23S рРНК | Макролиды (азитромицин), линкозамиды (клиндамицин) — MLSB |
| msrA | Эффлюксная помпа | Макролиды (M-фенотип) |
| tetM / tetK | Защита рибосомы / эффлюкс | Тетрациклины |
| aac(6’)/aph(2”) | Аминогликозидная модификация | Гентамицин, тобрамицин |
| grlA / gyrA (мутации) | Изменение мишени | Фторхинолоны (ципрофлоксацин) |
| rpoB (мутации) | Изменение РНК-полимеразы | Рифампицин |
| fusB / fusC | Фузидат-защитный белок | Фузидиевая кислота |
| mupA | Изменённая изолейцил-тРНК-синтетаза | Мупироцин (высокоуровневая резистентность) — неудача деколонизации |
| cfr | Метилаза 23S рРНК | Линезолид, хлорамфеникол |
Профиль антибиотиков в отчёте
| Антибиотик | Класс | Значение при S. aureus |
|---|---|---|
| Оксациллин | Пенициллиназоустойчивый β-лактам | Суррогатный маркер MRSA (если R → MRSA) |
| Ванкомицин | Гликопептид | Золотой стандарт лечения MRSA |
| Цефтаролин / Цефтобипрол | Цефалоспорин V поколения | Единственные β-лактамы, активные против MRSA (сродство к PBP2a) |
| Линезолид | Оксазолидинон | Альтернатива при непереносимости ванкомицина |
| Даптомицин | Липопептид | Бактериемия и эндокардит при MRSA |
| Триметоприм/сульфаметоксазол | Антифолат | Внебольничная MRSA-инфекция кожи |
| Клиндамицин | Линкозамид | MRSA-SSTI (D-тест на индуцибельную резистентность) |
| Рифампицин | Ансамицин | Биоплёнка, комбинированная терапия |
| Мупироцин | Местный антибиотик | Деколонизация носителей MRSA |
☣️ Факторы вирулентности
Помимо AMR, пайплайн детектирует ключевые гены вирулентности, определяющие клиническую тяжесть:
| Ген | Фактор | Клиническое значение |
|---|---|---|
| pvl (lukSF-PV) | PVL (лейкоцидин Пантона-Валентина) | Некротизирующая пневмония, рецидивирующие абсцессы кожи |
| tst | TSST-1 (токсин синдрома токсического шока) | Синдром токсического шока |
| hla | α-токсин (гемолизин) | Некроз тканей, деструкция эритроцитов |
| icaADBC | Биоплёнка (полисахарид PIA/PNAG) | Инфекции имплантов, катетер-ассоциированные инфекции |
| sdrCDE, fnbAB | Фибронектин-связывающие белки | Адгезия к эндотелию → эндокардит |
🏥 Сценарии применения (исследовательские, RUO)
| Сценарий | Исследовательская задача пайплайна (RUO) |
|---|---|
| Бактериемия / сепсис в ОРИТ | MRSA/MSSA за часы — выбор между ванкомицином и оксациллином не «вслепую» |
| Предоперационный скрининг | Назальное носительство S. aureus → деколонизация мупироцином + хлоргексидин до операции |
| Некротизирующая пневмония | Детекция PVL+ CA-MRSA — экстренная эскалация терапии |
| Инфекция импланта / катетера | Биоплёнка (ica+) → комбинация с рифампицином, решение о замене импланта |
| Неудача ванкомицина | Подозрение на hVISA/VISA — своевременная смена на линезолид или даптомицин |
| Деколонизация не сработала | mupA → высокоуровневая резистентность к мупироцину, смена схемы |
⚙️ Версии и ML-модели
Основной инструмент
| Компонент | Статус |
|---|---|
| OnSiteSeq SA Pipeline | 🟡 В разработке |
Планируемые ML-модели
| Модель | Целевая задача |
|---|---|
| SA-Res-Detector | Предсказание AMR-фенотипа по WGS (все классы антибиотиков) |
| SA-Virulence-Classifier | Классификация вирулентного профиля (PVL+/-, биоплёнка+/-) |
| SA-Typer | In silico MLST, spa-typing и SCCmec-типирование (CC8/USA300, CC5, CC22, CC398) |
Обучение на геномах из PATRIC/BV-BRC (>10 000 геномов S. aureus), EUCAST и данных российских стационаров.
🛠 Под капотом: Зависимости и Окружение (Pipeline Stack)
| Этап пайплайна | Ключевые библиотеки и инструменты |
|---|---|
| 1. Контроль качества (QC) | porechop_abi, NanoFilt, pigz |
| 2. Выравнивание (Mapping) | minimap2 2.26, samtools (Референс: S. aureus MRSA252 / USA300) |
| 3. Поиск мутаций (Variant Calling) | clair3 >=1.0.4, medaka |
| 4. Детекция генов AMR и вирулентности | AMRFinderPlus (NCBI), abricate (CARD, Resfinder, VFDB) |
| 5. SCCmec, MLST и spa-типирование | sccmec (SCCmecFinder), mlst (PubMLST схема S. aureus), spaTyper |
| 6. ML-инференс | PyTorch, pandas, scikit-learn |
🌍 Глобальный контекст
- ВОЗ, 2017 — MRSA включён в список приоритетных патогенов (категория «высокий приоритет»).
- Россия — по данным СКАТ, доля MRSA среди нозокомиальных S. aureus в ОРИТ составляет 30–60% в зависимости от стационара.
- PVL-MRSA — штаммы CC8/USA300 с геном pvl вызывают вспышки некротизирующей пневмонии у молодых, ранее здоровых пациентов; зафиксированы в РФ.
- LA-MRSA CC398 — MRSA, ассоциированный со скотом (Livestock-Associated MRSA); передаётся от животных работникам ферм; mecC-MRSA не обнаруживается стандартными экспресс-тестами на mecA.
- VRSA — крайне редко, но ежегодно фиксируются единичные случаи в мире; раннее выявление vanA критично для предотвращения распространения.
🔬 Связанные источники
- 📄 ВОЗ — Глобальный список приоритетных патогенов по AMR
- 📄 CARD — Comprehensive Antibiotic Resistance Database
- 📄 BV-BRC — Bacterial and Viral Bioinformatics Resource Center (>10 000 геномов S. aureus)
- 📄 SCCmecFinder — типирование кассеты SCCmec
- 📄 PubMLST S. aureus MLST Database
- 📄 EUCAST — Клинические точки отсечения для S. aureus
© 2026 Роман Горбенко, OnSiteSeq
AI medtech платформа для управления контейнеризованными биоинформатическими пайплайнами.
Edge-платформа. Рабочее место. Облачные вычисления.
Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2026680748.
Проект начат в МФТИ, продолжен в аспирантуре РНИМУ им. Н.И. Пирогова.
Получение разрешений и валидация в процессе. Текущий статус — RUO. Только для научных исследований. Не для диагностики.
Проект — участник топ-1000 университетских стартапов и Акселерационной программы «Будущее медицины».
AI medtech платформа для управления контейнеризованными биоинформатическими пайплайнами.
Edge-платформа. Рабочее место. Облачные вычисления.
Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2026680748.
Проект начат в МФТИ, продолжен в аспирантуре РНИМУ им. Н.И. Пирогова.
Получение разрешений и валидация в процессе. Текущий статус — RUO. Только для научных исследований. Не для диагностики.
Проект — участник топ-1000 университетских стартапов и Акселерационной программы «Будущее медицины».