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Nueva herramienta de vigilancia que ayuda a detectar cualquier virus capaz de contagiar a la especia humana

Instituto Broad
El método computacional ayuda a los científicos a examinar los microbios a una escala más amplia y completa de lo que antes era posible. Imagen: Instituto Broad

Un nuevo método computacional llamado ‘CATCH‘ (del inglés ‘Compact Aggregation of Targets for Comprehensive Hybridization‘) diseña ‘cebos‘ moleculares para los virus conocidos por infectar a los humanos y todas sus cepas, incluidas las que están presentes en abundancia en muestras clínicas, como el Zika.

Este método puede ayudar a los pequeños centros de secuenciación en todo el mundo a llevar a cabo la vigilancia de enfermedades, lo cual es crucial para controlar los brotes.

Durante el brote del virus Zika (2015-2016), funcionarios de salud pública lucharon para contener la epidemia y frenar los efectos devastadores del patógeno en las mujeres embarazadas. Al mismo tiempo, científicos de todo el mundo intentaron comprender la genética de este misterioso virus.

El problema era que simplemente no hay muchas partículas de virus Zika en la sangre de un paciente enfermo. Buscarlo en muestras clínicas puede ser como pescar una aguja en un pajar.

Actualmente para analizar todo el material genético en una muestra clínica, se utiliza una técnica conocida como secuenciación “metagenómica”, pero dicha técnica a menudo omite el material viral que se pierde por microbios más abundantes y por el ADN del paciente.

Para evitar estas situaciones, científicos del Instituto Broad construyeron en el laboratorio de la investigadora Pardis Sabeti, el método ‘CATCH’ el cual diseña “cebos” moleculares, éstos ayudan a inmovilizar el material genético del virus objetivo, de modo que otro material genético pueda ser lavado y eliminado.

Los científicos habían ya utilizado con éxito estos ‘cebos’, que son sondas moleculares hechas de cadenas cortas de ARN o ADN que se emparejan con fragmentos de ADN viral en la muestra, para analizar los genomas del virus Ébola y Lassa. Sin embargo, las sondas siempre se dirigieron a un solo microbio, lo que significa que tenían que saber exactamente lo que buscaban y no estaban diseñadas de manera rigurosa y eficiente.

Lo que necesitaban era un método computacional para diseñar sondas que pudiera proporcionar una visión integral de los diversos contenidos microbianos en muestras clínicas, mientras que enriquecían a los de baja abundancia como el Zika.

Su nuevo método permite a los usuarios diseñar conjuntos personalizados de sondas para capturar material genético de cualquier combinación de especies microbianas, incluidos virus o incluso todas las formas de todos los virus que se sabe que infectan a los humanos.

Así, los usuarios pueden ingresar genomas de todas las formas de todos los virus humanos que se han cargado en la base de datos de la secuencia GenBank del Centro Nacional de Información Biotecnológica. El programa determina el mejor conjunto de sondas según lo que el usuario desea recuperar, ya sea que se trate de un solo virus o de un conjunto.

Los científicos e investigadores clínicos que buscan detectar y estudiar los microbios pueden usar las sondas como los anzuelos de pesca para capturar el ADN microbiano deseado para la secuenciación, enriqueciendo así las muestras para el microbio de interés.

Utilizando CATCH, Hayden Metsky y sus colegas generaron sondas víricas dirigidas a Zika y chikungunya, virus transmitidos por mosquitos que se encuentra en las mismas regiones geográficas. Los datos que generaron les ayudaron a descubrir que el virus Zika se había introducido en varias regiones meses antes de que los científicos pudieran detectarlo, un hallazgo que puede mejorar el control de futuros brotes.

El método también es una forma poderosa de investigar las fiebres no diagnosticadas con una causa viral sospechada. “Estamos entusiasmados con la posibilidad de utilizar la secuenciación metagenómica para aclarar esos casos y, en particular, la posibilidad de hacerlo a nivel local en los países afectados“, dijo Katherine J. Siddle, coautora del proyecto publicado en Nature Biotechnology.

Una de las ventajas del método CATCH es su adaptabilidad. A medida que se identifican nuevas mutaciones y se agregan nuevas secuencias a GenBank, los usuarios pueden rediseñar rápidamente un conjunto de sondas con información actualizada.

Sabeti y sus colegas investigadores están entusiasmados con el potencial de CATCH para mejorar los estudios a gran escala de alta de comunidades microbianas. También tienen la esperanza de que el método algún día pueda ser útil en aplicaciones de diagnóstico, en las cuales los resultados ayudarían a tomar decisiones clínicas.

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