Аннотация результатов, полученных в 2025 году
В рамках второго года был завершён метагеномный анализ 490 образцов фекалий от пациентов с метастатической меланомой, получающих терапию ингибиторами иммунных контрольных точек (ИИКТ), включая 62 образца из российской когорты. На их основе создан качественный неизбыточный каталог из 11 682 вирусных последовательностей бактериофагов. С применением методов машинного обучения и биоинформатики из них были отобраны 1 185 бактериофагов-кандидатов, ассоциированных с ответом или неответом на иммунотерапию, что позволило сформировать уникальную коллекцию потенциальных микробиомных биомаркеров прогноза эффективности лечения. В отчётном периоде проведено метагеномное секвенирование и анализ 62 образцов фекалий от пациентов с меланомой до начала терапии. Определены ключевые бактериальные таксоны, ассоциированные с клиническим исходом. Так, F. taiwanense, F. hattorii, B. adolescentis, B. longum и B. catenulatum оказались характерны для пациентов, ответивших на терапию, тогда как F. prausnitzii_E, F. prausnitzii_F и B. animalis B — для пациентов, не ответивших на лечение. Также была проведена перекогортная проверка результатов: на основе анализа 490 образцов из семи исследований реконструированы 527 бактериальных геномов, из которых 288 были связаны с отсутствием ответа, а 239 — с ответом на терапию. Один из видов, Faecalibacterium sp900539945, последовательно ассоциировался с положительным клиническим исходом во всех семи исследованиях. На текущем этапе не установлены конкретные причинно-следственные связи между отдельными бактериальными видами и устойчивостью к терапии ИИКТ, выполненный анализ бактериального состава микробиоты пациентов с различным клиническим ответом на ИИКТ позволил выделить 25 видов потенциально патогенных микроорганизмов. Сопоставление с каталогом патогенов человека (Bartlett et al., 2022) выявило 16 видов, присутствие которых было статистически ассоциировано с отсутствием ответа на лечение, включая Enterococcus faecalis, E. faecium, C. freundii, K. quasipneumoniae, S. salivarius и другие. Следует отметить, что выявленные бактериальные виды являются достаточно специфическими с точки зрения фаговой терапии, и данные о бактериофагах, активных в отношении многих из них, на сегодняшний день ограничены. Тем не менее, в распоряжении лаборатории молекулярной генетики микроорганизмов имеется коллекция штаммов вида E. faecium (N=68), относящихся к 14 сиквенс-типам. Согласно исследованиям, имеющиеся в распоряжении лаборатории отдельные бактериофаги, а также препараты АО НПО «Микроген» суммарно были эффективны против 50% штаммов коллекции. Проведён эксперимент по оценке воздействия K. pneumoniae на кишечную микробиоту мышей. Несмотря на отсутствие летального исхода, выявлены дозозависимые сдвиги в составе микробиоты и увеличение числа потенциально патогенных таксонов. Подобные данные важны для оценки последствий бактериальной колонизации. Результаты проекта представлены на пяти международных конференциях и в трёх статьях, принятых в Frontiers in Microbiology и BMC Genomics.

Аннотация результатов, полученных в 2026 году
Одним из ключевых направлений работы стало завершение характеристики каталога бактериофагов кишечной микробиоты пациентов с меланомой. Для 1185 ранее выявленных фаговых последовательностей (ФП) -кандидатов в прогностические биомаркеры была проведена таксономическая аннотация. В результате таксономическая принадлежность была установлена для 817 последовательностей (69,0%), соответствующих 213 уникальным вирусным таксонам. Наиболее представленными оказались фаги класса Caudoviricetes, включая crAss-подобные фаги порядка Crassvirales, широко распространённые в кишечном фагеоме человека. Также идентифицированы фаги, ассоциированные с представителями нормальной кишечной микробиоты – фаги Faecalibacterium, Bacteroides, Clostridium, а также фаги Lactobacillus, Bifidobacterium, Escherichia и др. Значительная доля неаннотированных последовательностей (31,0%) отражает высокий уровень неизученности фагового разнообразия и является типичной для метагеномных исследований, принимая во внимание общую ограниченность вирусных референсных баз данных. Бактериальные хозяева были предсказаны для 1181 из 1185 ФП (99,7%), что позволило идентифицировать 247 уникальных бактериальных таксонов-хозяев. Наиболее часто фаги были связаны с представителями типов Bacteroidota и Bacillota_A, включая роды Phocaeicola, Bacteroides, Alistipes, Faecalibacterium, Blautia_A и Bifidobacterium. Полученные данные свидетельствуют о высоком разнообразии взаимодействий «бактериофаг-бактериальный хозяин» в кишечной микробиоте пациентов с меланомой. Выполнен анализ взаимодействий «бактериофаг-бактериальный хозяин» для 1185 ФП и 527 бактериальных MAG, выявленных в метагеномах 490 пациентов. Установлено, что более половины всех обнаруженных фагов инфицируют ограниченный набор доминирующих бактериальных видов, ассоциированных с положительным ответом на иммунотерапию, включая Phocaeicola vulgatus, Alistipes putredinis и Bacteroides uniformis. Показано, что 55,9 % ФП связаны с бактериями, одновременно являющимися маркерами эффективности терапии. Дополнительный анализ образа жизни фагов продемонстрировал преобладание умеренных бактериофагов. Отдельное направление работ было посвящено функциональной аннотации вирусных геномов и поиску потенциальных механизмов молекулярной мимикрии между кишечным фагеомом и опухолевыми антигенами человека. Для всех 1185 ФП были предсказаны белковые последовательности и выполнен поиск MHC-I-рестриктированных эпитопов. В результате выявлено более 1,1 млн потенциальных эпитопов, из которых почти 890 тыс. были классифицированы как сильно связывающие с молекулами MHC-I. Были обнаружены девять фаговых пептидов, идентичных экспериментально валидированным иммуногенным эпитопам человека. Особый интерес представляют два эпитопа – TLGDAHIYL и VLDDITLTI, ассоциированные с онкологическими заболеваниями и потенциально способные участвовать в формировании противоопухолевого иммунного ответа посредством молекулярной мимикрии. Полученные результаты согласуются с современной концепцией участия кишечного фагеома в иммунной регуляции при терапии ИИКТ. Дополнительно выполнен анализ факторов вирулентности в 1185 ФП, где выявлено 327 генов, связанных с системами секреции, метаболизмом железа, адгезией, иммунной модуляцией, формированием биоплёнок и устойчивостью к антимикробным агентам. Результаты указывают на потенциальную роль фагов как резервуара генов вирулентности и факторов адаптации бактерий. В рамках лонгитюдного исследования проведено секвенирование 32 образцов кишечной микробиоты от 16 пациентов с меланомой, собранных до начала терапии и через 3 месяца после её проведения. Для каждого образца выполнено комбинированное секвенирование на платформах NextSeq 1000 (Illumina) и PromethION (ONT). На основе стандарта ZymoBIOMICS Gut Microbiome проведён сравнительный анализ подходов гибридной сборки метагеномов, по результатам которого оптимальным признано сочетание сборки SPAdes и таксономической аннотации Kaiju. В результате гибридной сборки и последующего анализа метагеномов было выявлено в среднем 1295 бактериальных видов на образец. Анализ бактериального разнообразия показал отсутствие статистически значимых различий по альфа-разнообразию между временными точками и группами пациентов, однако при анализе бета-разнообразия выявлены различия между ответчиками и неответчиками на анти-PD-1 терапию (PERMANOVA, p = 0,0329). Также был выплнен анализ фаговой составляющей кишечной микробиоты в лонгитюдной когорте основанный на комбинации восьми независимых программ предсказания фагов. В совокупности для 32 метагеномов было идентифицировано 2154 высоконадежные ФП. Анализ показал стабильное преобладание умеренных фагов во всех исследуемых группах. Несмотря на отсутствие статистически значимых различий между ответчиками и неответчиками по общему составу фагеома, выявлены тенденции к увеличению числа приобретённых вирусных таксонов у пациентов с положительным ответом на терапию. Одновременно показано наличие стабильного ядра кишечного фагеома, сохраняющегося вне зависимости от терапии и клинического ответа. Проведена валидация сформированных каталогов бактериальных и фаговых геномов на независимой лонгитюдной когорте пациентов с меланомой. Для анализа использовались ранее сформированные каталоги, включающие 527 бактериальных MAG и 1185 ФП, ассоциированных с ответом на иммунотерапию. Сопоставление проводилось с 16 метагеномами, полученными до начала терапии в рамках лонгитюдного исследования. Показано, что от 93,5% до 98,3% бактериальных геномов из каталога присутствуют в анализируемых образцах, что подтверждает репрезентативность и воспроизводимость сформированного бактериального каталога. Одновременно анализ фагового каталога выявил значительно более высокую межиндивидуальную вариабельность: число совпадающих вирусных таксонов варьировало от 13 до 36 на образец. Полученные результаты подтверждают стабильность бактериального компонента кишечной микробиоты и высокое разнообразие кишечного фагеома, а также демонстрируют применимость разработанных каталогов для анализа независимых когорт пациентов с меланомой.